Elucidation of "nitrogen-cycle" and its long-term evolution on Martian surface

火星表面“氮循环”及其长期演化的阐明

• 批准号: 21H01149
• 负责人: 小池 みずほ
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01149/
• 关键词: 火星; 窒素の循環; 惑星表層環境; 化学種解析; 同位体分析; 窒素の循環と進化; 火星隕石; 火星アナログ試料; 窒素化学種; 局所非破壊分析; 火星表層環境; 隕石; 窒素同位体; 局所分析

本研究の目的は、火星における窒素の循環メカニズムの解明と、その変遷プロセスの追跡である。太古の火星は現在に比べ湿潤・還元的であり、生命誕生前の地球同様に無生物的な窒素循環が卓越していた可能性がある。火星隕石などの岩石試料には、かつての表層水や土壌の地球化学情報が記録されていると期待される。本研究では、火星試料から太古の窒素の挙動を制約するために、様々な時代を反映する火星隕石を対象に、[1]どこに・どのような窒素化学種が存在するかを調べ、[2]その窒素同位体比を明らかにする。あわせて、[3]火星表層環境での窒素同位体分別を評価する。本年度研究において、上記[1]-[3]すべての研究計画の要となる、[0]クリーン環境下での試料準備法をまず確立した。独自の汚染低減プロトコルを作成・改良することで、火星隕石中のごく微量な窒素を検出可能にした。さらに、[1]窒素化学種分析について、本年度中に大型放射光施設SPring-8の軟X線ビームラインBL27SUでのビームタイムを頂き、5種類程度の火星隕石、および、形成環境が火星と類似していると思われる地球岩石試料（火星アナログ試料）の窒素を測定した。その結果、隕石試料ごとに窒素の化学種と濃度にばらつきが見られることが判明した。一方、火星アナログ試料では局所的にアンモニウムなどの還元的な窒素が濃集していることが明らかとなった。形成年代が同一の火星隕石であっても、それぞれの母岩がおかれた環境（火星上での形成場や水質変成、衝撃変成などの諸条件）に応じて、異なる窒素リザバーを記録してきたものと予想される。

本研究的目的是阐明火星上的氮循环机制并追踪其转变过程。古代火星比现在更湿润、更贫瘠，非生物氮循环可能很普遍，类似于生命诞生之前的地球。火星陨石等岩石样本有望记录过去地表水和土壤的地球化学信息。在本研究中，为了约束火星样本中古代氮的行为，我们研究了[1]反映各个时代的火星陨石中存在哪些氮物种以及何种氮物种，并[2]揭示了其氮同位素比。此外，[3]我们将评估火星表面环境中的氮同位素分馏。在今年的研究中，我们首先建立了[0]洁净环境中的样品制备方法，这是上述所有研究计划[1]-[3]的关键。通过创建和改进独特的污染减少协议，他们能够检测到火星陨石中的微量氮。此外，关于[1]氮形态分析，我们将在本财年在大型同步加速器辐射设施SPring-8的软X射线束线BL27SU接收束时间在地球岩石样品（火星模拟样品）中测量氮。被认为是结果发现，不同陨石样品的氮化学种类和浓度各不相同。另一方面，据透露，还原性氮（例如铵）局部集中在火星模拟样品中。即使对于相同形成年龄的火星陨石，根据每个母岩所处的环境（火星上的形成地点、水质变质作用、冲击变质作用等条件），也会记录到不同的氮库。那

项目成果

Spatial distribution and speciation of sulfur in Ediacaran limestones with μ-XRF imaging and XANES spectroscopy: Implications for diagenetic mobilization of sulfur species

利用 μ-XRF 成像和 XANES 光谱研究埃迪卡拉纪石灰岩中硫的空间分布和形态：对硫物质成岩作用的影响

• DOI: 10.1016/j.gca.2021.05.010
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 5
• 作者: Matsu'ura Fumihiro;Nakada Ryoichi;Usui Tomohiro;Sawaki Yusuke;Ueno Yuichiro;Kajitani Iori;Saitoh Masafumi
• 通讯作者: Saitoh Masafumi

EXAFS Determination of Clay Minerals in Martian Meteorite Allan Hills 84001 and Its Implication for the Noachian Aqueous Environment

EXAFS 测定火星陨石 Allan Hills 84001 中的粘土矿物及其对诺亚水环境的意义

• DOI: 10.3390/min11020176
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 2.5
• 作者: Nakada Ryoichi;Tanabe Gaku;Kajitani Iori;Usui Tomohiro;Shidare Masashi;Yokoyama Tetsuya
• 通讯作者: Yokoyama Tetsuya

Uranium-lead dating of zircon and phosphate minerals in a highly-shocked eucrite Northwest Africa 13166

西北非 13166 高度震动的锂辉石中锆石和磷酸盐矿物的铀-铅定年

• 发表时间: 2022
• 作者: Sumiya; Y.; Koike; M.; Onishi; K.; Kurokawa; A.; Takahata; N.; Asanuma; H.;Sano; Y.
• 通讯作者: Y.

Martian moons exploration MMX: sample return mission to Phobos elucidating formation processes of habitable planets

火星卫星探索 MMX：前往火卫一的样本返回任务阐明了宜居行星的形成过程

• DOI: 10.1186/s40623-021-01545-7
• 发表时间: 2022
• 作者: Kuramoto Kiyoshi et al.

The micro-scale speciation analyses of sulfur in the Ediacaran limestones: Implications for diagenetic mobilization of sulfur species

埃迪卡拉纪石灰岩中硫的微观形态分析：对硫物质成岩作用的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Fumihiro Matsuura; Ryoichi Nakada; Yusuke Sawaki; Yuichiro Ueno; Masafumi Saitoh; Iori Kajitani; Tomohiro Usui
• 通讯作者: Tomohiro Usui