惑星や衛星の熱水環境がもたらすハビタビリティに関する研究

行星及卫星热液环境带来的宜居性研究

基本信息

批准号：
19J22396
负责人：
野田夏実
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、大気酸素に敏感な還元型鉄粘土鉱物（二価鉄サポナイト）の合成、およびこれを用いた水熱実験の手法開発を行った。今年度は、まず二価鉄サポナイトの顕微化学分析を大気中の酸素の影響を及ぼさずに行う手法を実証し、また半日程度の大気暴露の分析結果への影響を評価する実験も行って、これらの内容を国際誌に論文発表した。また、水熱実験から炭酸ガスや硫化水素ガスの還元反応が示唆されていたことを受けて、反応の再現性やメカニズムを精査することを目的に体系的な実験を行った。具体的には、同位体ラベリングの手法を用いた有機物生成経路の判定を行い、検出された有機物は二酸化炭素の還元に由来するとは断定できない結論に至った。一方水素の生成反応は二価鉄サポナイトと硫化水素の両方が共存する場合において特異的にみられた。最大３カ月の反応時間の実験を１００通り以上実施し、ガス組成の定量分析・溶存イオン濃度・鉱物中の鉄化学種の走査型透過X線顕微鏡解析を行った。これらの結果の総合的な解釈から、二価鉄サポナイトが鉄供給源かつ還元剤として水素生成反応に直接的な寄与を持つことを示した。得られた定量的な結果をもとに、初期火星気候やハビタブル環境進化に対する、地下の二価鉄サポナイトとガス含有流体との反応の影響を推定した。火山由来の供給に匹敵する量の水素が地下の二価鉄サポナイトによる硫化水素還元でもたらされた可能性が示唆された。このことは初期火星の温暖気候の持続性や地下生命圏への生命利用可能エネルギー供給存否に対する重要性を意味する。

去年，我们合成了一种对大气氧敏感的还原铁粘土矿物（二价铁皂石），并开发了一种利用其进行水热实验的方法。今年，我们将首先展示一种不受大气氧气影响的二价铁皂石的微量化学分析方法，并进行实验来评估暴露在大气中半天对分析结果的影响。这些研究结果发表在《自然》杂志上。国际期刊。此外，由于水热实验表明二氧化碳和硫化氢气体发生还原反应，因此进行了系统实验来检查反应的再现性和机理。具体来说，我们利用同位素标记技术确定了有机物的产生途径，得出的结论是不能断定检测到的有机物源自二氧化碳的还原。另一方面，当二价铁皂石和硫化氢共存时，特异地观察到氢生成反应。进行了超过 100 次实验，反应时间长达三个月，对气体成分、溶解离子浓度进行定量分析，并对矿物中的铁物种进行扫描透射 X 射线显微镜分析。对这些结果的综合解释表明，二价铁皂石作为铁源和还原剂对制氢反应有直接贡献。根据获得的定量结果，我们估计了地下铁皂石与含气流体之间的反应对早期火星气候和宜居环境演化的影响。有人认为，地下二价铁皂石还原硫化氢可能提供了与火山供应相当的氢气量。这对于早期火星温暖气候的可持续性以及地下生物圈生物可用能源供应的存在具有影响。