太陽系始原的固体物質の酸素同位体進化をもたらした原始太陽系円盤の物理化学条件

导致太阳系原始固体物质中氧同位素演化的原始太阳系盘的物理和化学条件

• 批准号: 21K13986
• 负责人: 山本 大貴
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kyushu University (2022)Japan Aerospace EXploration Agency (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K13986/
• 关键词: 非晶質珪酸塩; 難揮発性包有物メルト; 水蒸気; 一酸化炭素; 酸素同位体交換; 原始太陽系円盤; 非晶質ケイ酸塩; CAIメルト; COガス; 酸素; 同位体; 始原的固体物質; 物理化学条件

当該当年度では、地球外物質の酸素同位体多様性をもたらした太陽系始原固体物質とCOガスとの酸素同位体交換反応に注目し、溶融CAI模擬物質とCOガスとの低COガス環境下での酸素同位体交換実験をおこなった. 実験では、CAIメルトとH2Oガスとの酸素同位体交換実験に使用した加熱炉に改造を施し低COガス環境下で加熱可能なシステムを構築した. 温度やCOガス分圧を変えた幾つもの加熱条件でCAIメルトの酸素同位体交換実験を実施した. 実験の結果、メルト表面におけるCOガスとの酸素同位体交換効率はH2Oガスに対して3桁程度低く、メルト内部の拡散速度はH2Oの場合と一致した. このことは、メルト表面でのCOガスの乖離効率がH2Oに対して3桁程度低い可能性を示し、メルト内部の拡散は酸素自己拡散であることを示している. 得られた同位体交換速度データを原始太陽系円盤へ応用したところ、溶融CAI加熱時にはCO-H2Oガス間の同位体組成は極めて早い段階で平衡に達する. これにより、CAIメルト-COガス間の同位体交換効率が悪いことから、COガス存在化でもメルト-ガス間の同位体交換の時間スケールはH2Oのみを考えたときと大きく変化せず、CAIメルト-H2Oガス間の同位体交換反応がメルト-ガス間の同位体平衡となる時間スケールを決定していることがわかった.また非晶質フォルステライトとCOガスとの一連の同位体交換実験をおこない、表面での同位体交換効率と内部への酸素同位体交換プロセスに関する詳細なメカニズムや速度を推定した. この結果から、非晶質ケイ酸塩がケイ酸塩ダスト-CO-H2O間の同位体平衡を早める触媒として働く可能性が示された.

在这个财政年度，我们专注于太阳系的原始固体材料和CO气体之间的氧同位素交换反应，从而带来了外物质材料的氧同位素多样性，并在低CO气体环境下进行了氧气同位素交换实验。在实验中，对CAI熔体和H2O气体之间的氧同位素交换实验的加热炉进行了修改，以构建可以在低CO气体环境中加热的系统。我们在几个加热条件下以不同的温度和CO气体部分压力进行了CAI融化的氧同位素交换实验。实验的结果表明，熔体表面上具有CO气体的氧同位素交换效率比H2O气体低约三个数量级，并且熔体内部的扩散速率与H2O的扩散速率一致。这表明熔体表面上的CO气体发散的效率可能比H2O低三个数量级，表明熔体内部的扩散是氧自扩散。当获得的同位素汇率数据应用于原始太阳系磁盘时，在加热熔体CAI时，Co-H2O气体之间的同位素组成在非常早的阶段达到平衡。这表明，即使存在CO气体同位素交换，即使存在CO同位素交换，同位素融化气体之间的同位素交换的时间尺度也不会显着变化，并且在CAI MELT-HO气体之间的同位素同位素平衡之间的同位素平衡之间的同位素时间尺度交换与单独考虑H2O的iSobope Reperse之间的变化并没有显着变化。融化气。我们还进行了一系列的同位素交换实验，在非晶态的脚石和CO气体之间进行了估计表面上同位素交换效率的详细机制和速度，以及氧同位素交换过程进入内部。该结果表明，无定形硅酸盐可以充当催化剂，以加快硅酸盐粉尘-HO之间的同位素平衡。

项目成果

O-isotope Evolution of Silicate Dust in the Protosolar disk

原太阳盘中硅酸盐尘埃的O同位素演化

• 发表时间: 2023
• 作者: D. Yamamoto;N. Kawasaki;S. Tachibana;H. Yurimoto
• 通讯作者: H. Yurimoto

Oxygen isotope exchange kinetics between CAI melt and carbon monoxide gas: Implication for CAI formation in the earliest Solar System

CAI 熔体和一氧化碳气体之间的氧同位素交换动力学：对最早太阳系中 CAI 形成的影响

• DOI: 10.1016/j.gca.2022.09.006
• 发表时间: 2022
• 期刊: Geochimica et Cosmochimica Acta
• 影响因子: 5
• 作者: Yamamoto Daiki;Kawasaki Noriyuki;Tachibana Shogo;Kamibayashi Michiru;Yurimoto Hisayoshi
• 通讯作者: Yurimoto Hisayoshi

非晶質ケイ酸塩ダストとCOガスとの酸素同位体交換速度論: 初期太陽系における酸素同位体進化への示唆

无定形硅酸盐尘埃和二氧化碳气体之间的氧同位素交换动力学：对早期太阳系氧同位素演化的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 山本 大貴;橘 省吾;川崎 教行;上林 海ちる;圦本 尚義
• 通讯作者: 圦本 尚義

CAI-CO-H2O間の酸素同位体交換速度論から制約される原始太陽系円盤の物理化学条件

CAI-CO-H2O 之间氧同位素交换动力学约束的原始太阳系盘的物理化学条件

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本 大貴;橘 省吾;川崎 教行;上林 海ちる;圦本 尚義
• 通讯作者: 圦本 尚義

O-isotope exchange kinetics between CAI melt and carbon monoxide gas in the protosolar disk

原太阳盘中 CAI 熔体与一氧化碳气体之间的 O 同位素交换动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamamoto D.;Tachibana S.;Kawasaki N.;Kamibayashi M.;and Yurimoto H.
• 通讯作者: and Yurimoto H.