イトカワ粒子から探る太陽系小天体の硫黄の挙動と表面進化

使用糸川粒子研究小型太阳系天体中硫的行为和表面演化

• 批准号: 18J00579
• 负责人: 松本 徹
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J00579/
• 关键词: イトカワ; 宇宙風化; 硫化鉄; レゴリス; 金属鉄

小惑星の表面では、主要な鉱物である硫化鉄鉱物から硫黄が選択的に消失していると予想されていたがその詳細な仕組みは不明であった。小天体の表面で進む、宇宙空間に曝された固体の化学・物理的な時間変化は宇宙風化と呼ばれる。宇宙風化の主な原因は、太陽から吹き出す荷電粒子(太陽風)の照射や、微小隕石の衝突加熱であると考えられている。宇宙風化は表面物質の変化を促す一方で、小惑星表面の年代や進化を知る手がかりでもある。本研究では、探査機はやぶさが小惑星イトカワから持ち帰った微粒子に注目して、硫黄に関連した宇宙風化作用を明らかにすることを目指した。イトカワ粒子には硫化鉄がわずかながら含まれ、宇宙空間に長時間さらされた硫化鉄の表面組織を観察することで、硫黄の消失の有無やそのしくみを解明することを目的とした。イトカワ粒子の微小な組織を走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡を使って分析し、宇宙空間に曝された硫化鉄表面には金属鉄のひげ結晶が成長していることを見出した。ひげ結晶は硫化鉄表面の広い領域を覆っていた。イトカワ粒子の金属鉄のひげ結晶は、硫黄が失われたのちに、過剰になった鉄原子を材料にして成長したと考えた。これらの研究から、太陽風によって硫化鉄が変化して硫黄が消失する現象が存在することを確認した。また、イトカワ粒子研究にひきつづく研究として、アポロ計画で採取された月面の砂粒子にわずかに含まれる硫化鉄の観察を行った。月の砂が含む硫化鉄の表面には、イトカワ粒子とよく似たひげ状結晶が見つかり、太陽系の異なる天体においても、宇宙空間にさらされた硫化鉄は類似した宇宙風化を辿ることを明らかにできた。硫化鉄の特殊案変化は太陽系天体表面で普遍的に進行すると考えられるため、地球外から持ち帰った天体物質の表面年代を理解する上で重要な指標になると期待される。

在小行星的表面上，预计硫会选择性地从主要的硫化物矿物质矿物质中消失，但详细的机制尚不清楚。暴露于空间的固体时间的化学和物理变化，在小天体的表面传播，称为宇宙风化。空间风化的主要原因被认为是被吹出阳光的带电颗粒（太阳风）和撞击微量流星的加热所辐射的。尽管空间风化鼓励表面材料变化，但它也为小行星表面的年龄和演变提供了线索。在这项研究中，我们专注于Hayabusa从小行星Itokawa带回的细颗粒，旨在阐明与硫相关的空间风化效果。 Itokawa颗粒含有少量的硫化铁，目的是阐明硫是否消失了以及如何通过观察长期暴露于空间的硫化铁的表面结构来工作。使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了Itokawa颗粒的显微结构，并发现金属铁晶须晶体生长在暴露于外层空间的硫化铁的表面上。晶格晶体覆盖了硫化铁表面的大面积。据认为，硫磺颗粒的金属铁晶晶体在硫损失后生长，然后将多余的铁原子用作材料。这些研究证实，由于太阳风和硫引起的硫化铁发生变化存在现象。此外，作为一项在Itokawa粒子研究中继续进行的研究，我们观察到阿波罗项目收集的月球表面上的砂颗粒中含有硫化铁的轻微铁。在月球砂中包含的硫化铁表面上发现了类似于伊川颗粒的晶格样晶体，而且很明显，即使在太阳系中的天体中，暴露于外层空间的硫化铁也会遵循相似的宇宙风化。由于硫化铁的特殊变化被认为是在太阳系的表面上普遍发生的，因此预计它将成为理解从外星人带来的天体材料表面时代的重要指标。

项目成果

Friedrich-Schiller-Universit(ドイツ)

弗里德里希席勒大学（德国）

月面における硫化鉄の宇宙風化作用

月球表面硫化铁的太空风化

• 发表时间: 2020
• 作者: Kawashima Tomohisa;Ishiguro Seiji;Moritaka Toseo;Horiuchi Ritoku;Tomisaka Kohji;小山佑世;松本徹
• 通讯作者: 松本徹

SPACE WEATHERING OF IRON SULFIDE GRAINS FROM ASTEROID 25143 ITOKAWA

小行星 25143 系川硫化铁颗粒的太空风化

• 发表时间: 2018
• 作者: Ogihara Masahiro;Kokubo Eiichiro;Nakano Ryuunosuke;Suzuki Takeru K.;EHT Multi-wavelength Science Working Group et al.;Toru Matsumoto
• 通讯作者: Toru Matsumoto

小惑星イトカワのレゴリス粒子に見られる硫化鉄鉱物の宇宙風化組織

小行星糸川风化层颗粒中发现的硫化铁矿物的太空风化结构

• 发表时间: 2018
• 作者: Bollard;J.;Kawasaki;N.;Sakamoto;N.;Olsen;M.;Itoh;S.;Larsen;K.;Wielandt;D.;Schiller;M.;Connelly;J. N.;Yurimoto;H. and Bizzarro;M.;松本徹
• 通讯作者: 松本徹

Space weathering of iron sulfides in the lunar surface environment

月球表面环境中硫化铁的空间风化

• DOI: 10.1016/j.gca.2021.02.013
• 发表时间: 2021
• 期刊: Geochimica et Cosmochimica Acta
• 影响因子: 5
• 作者: Matsumoto Toru;Noguchi Takaaki;Tobimatsu Yu;Harries Dennis;Langenhorst Falko;Miyake Akira;Hidaka Hiroshi
• 通讯作者: Hidaka Hiroshi