始原的小惑星物質のＸ線回折法による鉱物学的情報の解析

利用X射线衍射法分析原始小行星物质的矿物学信息

• 批准号: 21K03654
• 负责人: 田中 雅彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03654/
• 关键词: はやぶさII; リュウグウ; 始原的太陽系物質; Ｘ線回折; X線回折; ガンドルフィカメラ; 始原的小惑星; シンクロトロン放射光

小惑星探査機「はやぶさII」は炭素に富んだＣ型小惑星「リュウグウ」に到達し、その表面の試料を収集し地球にもたらすことに成功した。小惑星リュウグウの物質は、熱変成の程度が低く太陽系生成初期の物質を保存している可能性が高い。このような始原的小惑星を探査することは惑星形成の初期過程を解明するための情報を得ること、さらにその構成物質を解析することで始原的惑星からの物質分化過程や分化した惑星に存在する岩石・鉱物・水のみならず、生命に必要不可欠な炭素及びその高分子化合物の起源を解明できる可能性がある。はやぶさII探査機により回収された小惑星リュウグウの試料を用いて得られた粉末X線回折データを解析し鉱物相を同定した。シンクロトロン放射光Ｘ線を用いたガンドルフィカメラ法にて疑似粉末Ｘ線回折データを収集した。ガンドルフィカメラ法は高ギア比で組み合わされた回転軸により試料を疑似的に三次元的に全方位に向くように回転することができ、微結晶の集合体から疑似的な粉末回折図形を得ることが可能である。シンクロトロン放射光を波長2.1612(Å)のX線に単色化しそれを用いて粉末回折データを収集した。得られた粉末回折図形から回折ピークの2θ値を求め、その結晶面間隔の値を決定した。Si標準粉末結晶の回折ピークの2θ値を用いて試料の2θ値は補正している。結晶面間隔の値および粉末回折パターンより試料に含まれる鉱物相の同定を行った。前もって収集してあった、各種の始原的隕石の粉末回折パターンと比較することで、鉱物相の存在様態、組み合わせ等から小惑星リュウグウからの回収試料がどれくらい分化した隕石試料と類似しているか比較検討をしている。

小行星探测器隼鸟二号成功抵达富含碳的C型小行星龙宫，从其表面收集样本并将其带回地球。小行星龙宫上的物质经历了低度的热变质，很可能保存了太阳系形成早期阶段的物质。对这类太初小行星的探索，可以让我们获得阐明行星形成的最初过程的信息，而且，通过分析其构成物质，我们可以了解到太初行星的物质分化过程以及分化行星的存在的可能性。我们不仅能够阐明岩石、矿物和水的起源，还能阐明生命所必需的碳及其聚合物化合物的起源。我们分析了由隼鸟二号航天器回收的小行星龙宫样本获得的粉末 X 射线衍射数据，并鉴定了矿物相。使用同步辐射X射线的Gandolfi相机方法收集伪粉末X射线衍射数据。 Gandolfi相机方法使用旋转轴与高齿轮比相结合来旋转样品，使其以伪三维方式面向所有方向，并从微晶聚集体中获得伪粉末衍射图案。同步辐射被单色化为波长为 2.1612 (Å) 的 X 射线，并使用该 X 射线收集粉末衍射数据。由得到的粉末衍射图案求出衍射峰的2θ值，求出晶面间距的值。使用Si标准粉末晶体的衍射峰的2θ值来校正样品的2θ值。根据晶面间距值和粉末衍射图来鉴定样品中所含的矿物相。通过比较预先收集的各种原始陨石的粉末衍射图案，我们将进行比较研究，以确定从小行星 Ryugu 回收的样品在矿物相的存在和组合方面与差异化陨石样品的相似程度。