Defect-hydrogen interactions in minerals under solar wind irradiation and the evolution of celestial surface materials

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14537
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Igami Yohei 京都大学, 理学研究科, 助教 (30816020)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 宇宙風化 / 水素 / 格子欠陥 / 電子顕微鏡 / 電子分光 / 電子回折 / イオン照射損傷

Outline of Final Research Achievements

In this project, an integrated analytical environment was established using transmission electron microscopy and related spectroscopic/diffractometric techniques, with the aim of investigating both defect structures within minerals and their chemical interaction with hydrogen. Using this analytical method, the combined processes of structural modification and H2O formation in experimentally hydrogen-ion irradiated samples were microscopically demonstrated. The above results are directly applicable to future return sample analyses.

Free Research Field

地球惑星物質

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

月や小惑星表層で太陽風の水素と鉱物中の酸素との結合による水生成プロセスが提案されてきたが、鉱物の照射損傷過程も含めた原子レベルでの水素の蓄積・反応・水生成過程についてはよく分かっていなかった。本研究では模擬試料の電子線位置分解回折・分光に基づき、これを初めて顕微的観点からの説明を与えた。また、本研究で構築した分析技術基盤は今後のリターンサンプル分析・解析に直接的に適用可能な水準に達し、今後広く活用されていくことが期待される。