2021 Fiscal Year Annual Research Report
Solar activities from pre-main-sequence stage to present
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21H04985
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
圦本 尚義 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80191485)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬上 謙一 北海道大学, 理学研究院, 助教 (70624758)
青木 順 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (90452424)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 地球化学 / 太陽風 / 太陽 / 原始太陽 / 希ガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，前主系列星期から現在に至る46億年間の太陽活動の変遷を解明することである．そのために，46億年前に太陽風照射されたガスリッチ炭素質隕石；40億年前，30億年前，20億年前，10億年前，1億年前に太陽風照射された月面レゴリス；百万年前に太陽風照射された小惑星イトカワ粒子の分析を行う．これらの分析結果から解析されるkeVレベルからMeVレベルに至る運動エネルギーをもつ粒子放射スペクトルの比較により，太陽活動の経年変化を解明する．本研究は未踏の新規研究分野であり，その成果は恒星の進化を探るのみならず，原始惑星系円盤進化，惑星進化，宇宙風化，宇宙天気などの理解に向けて大きな意味を持つ．本年度は以下の研究成果が得られた．
1. 同位体ナノスコープによる希ガスの組成分析・同位体分析 本研究では，世界唯一の希ガス局所分析が可能な同位体ナノスコープを用い，地球外物質の固体粒子局所表面の希ガス濃度・同位体分布より太陽風の照射量とエネルギー分布を決定することにより，過去の太陽活動を解析している．同位体ナノスコープの周回イオン軌道中に挿入する誘電電荷検出器を考案し，電荷増幅器による誘導電荷検出システムの設計を完了した．また，同位体ナノスコープの広領域イメージング化の装置開発を完了した． この装置を用い，Heに加え，新たにNe, Arの分析法の開発を進めている．
2. 月粒子中に記録される太陽活動 1億年前までの太陽活動をNASA APOLLO探査機が持ち帰った月粒子（71501）から解読したHeの深さ方向分布を測定し，太陽風照射量を求めた．
3. 隕石中に記録される太陽活動 前主系列星期の太陽活動を解析するためにガスリッチ炭素質隕石NWA 801を分析した．開発した広領域イメージング装置によりこの隕石中の太陽風希ガスの濃集箇所を特定した．今後，太陽風起源He, Ne, Ar分布を明らかにする.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に従い，同位体ナノスコープの広領域イメージング化の装置開発を完了した．また，現在までに粒子試料に対する深さ方向分析を可能にし，月試料の希ガス深さプロファイルを取得することに成功した(大槻 他，2021)．次に，開発した同位体ナノスコープの広領域イメージングにより，ガスリッチ炭素質隕石のマトリックス部から，おそらく太陽系形成初期（45億年ほど前）に捕獲した太陽風の痕跡を発見した．これらの太古の太陽風を保持する粒子の希ガス分布を詳細に解析することで各時代の太陽風のエネルギーと照射量を見積もることができるデータを初年度から取得できている.
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度に誘電電荷検出器を製作し，LIMASに搭載する．そして，リアルタイムでのデータ解析プログラムを作成し，He, Ne, Arの同位体の飛行時間同定を分析中に行うことができるように構成する．また，月試料の希ガス深さ方向プロファイルの解析を進め，粒子間の違いや，高エネルギー粒子の存在の有無を確認する．さらに，同位体ナノスコープの広領域イメージングを用い，太古の太陽風を保持している粒子，もしくはコンドリュールを探す．そして，高空間分解能イメージングにより，太陽風打ち込みの2次元プロファイルを取得することで，当時の太陽風のエネルギーを再現する．
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[Journal Article] Widespread Tissintite in Strongly Shock-Lithified Lunar Regolith Breccias.2021
Author(s)
Zhang, A.-C., Jiang, Q.-T., Tomioka, N., Guo, Y.-J., Chen, J.-N., Li, Y., Sakamoto, N. and Yurimoto, H.
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 48
Pages: e2020GL091554
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hydrogen isotopic exchange kinetics between organic matter and water: Implications for chemical evolution during meteorite parent body processing.2021
Author(s)
Kebukawa, Y., Kobayashi, S., Kawasaki, N., Wang, Y., Yurimoto, H. and Cody, G. D.
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Journal Title
Meteorit. Planet. Sci.
Volume: 56
Pages: 440-454
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Experimental evidence for hydrogen incorporation into Earth's core.2021
Author(s)
Tagawa, S., Sakamoto, N., Hirose, K., Yokoo, S., Hernlund, J., Ohishi, Y. and Yurimoto, H.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 2588
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Oxygen and Al-Mg isotopic constraints on cooling rate and age of partial melting of an Allende Type B CAI, Golfball.2021
Author(s)
Kawasaki, N., Itoh, S., Sakamoto, N., Simon, S.B., Yamamoto, D. and Yurimoto, H.
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Journal Title
Meteorit. Planet. Sci.
Volume: 56
Pages: 1224-1239
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Shallow magmatic processes revealed by cryptic microantecrysts: a case study from the Taupo Volcanic Zone.2021
Author(s)
Lormand, C., Zellmer, G. F., Sakamoto, N., Ubide, T., Kilgour, G., Yurimoto, H., Palmer, A., Nemeth, K., Iizuka, Y. and Moebis, A.
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Journal Title
Contrib. Mineral. Petrol.
Volume: 176
Pages: 97
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Visualization of DNA Replication in Single Chromosome by Stable Isotope Labeling.2021
Author(s)
Nagata, K., Bajo, K.-i., Mitomo, H., Fujita, R., Uehara, R., Ijiro, K. and Yurimoto, H.
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Journal Title
Cell Structure and Function
Volume: 46
Pages: 95-101
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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