走査型透過X線顕微鏡と合成実験による隕石中の有機物の生成過程解明

利用扫描透射X射线显微镜和合成实验阐明陨石中有机物的形成过程

• 批准号: 22KJ1077
• 负责人: 河合 敬宏
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1077/
• 关键词: 水質変成; リュウグウ; 層状ケイ酸塩

リュウグウ試料中に存在するものと同種の層状ケイ酸塩鉱物を、グローブボックス内においてアルゴン・水素雰囲気下で還元し、これら試料の価数をメスバウアー分光法及び透過X線によるXANES分析により算出することで、層状ケイ酸塩の構造中の鉄の価数と酸化還元電位の関係を分析した。特にリザーダイトについては、これまではサポナイトと比べ同じ還元電位下ではより2価鉄が多くなると推定していたが、実際にはほとんど変わらない可能性があることが判明している。また、公募で得たリュウグウ試料についても加工・分析を行った。これまで、軟X線領域の放射光X線を用いたリュウグウ試料及び炭素質コンドライト隕石の分析では、透過X線を測定することで高分解能元素化学種解析を行っていた。軟X線領域で透過X線を分析するには、試料を超薄片に加工する必要があり、集束イオンビーム加工と呼ばれる加工法が用いられることが多い。しかし、この加工方法では、試料へ熱ダメージが加わるとされており、ダメージに弱い物質が変質・揮発してしまう可能性があった。そのため、我々はSPring-8において、窒素雰囲気下でリュウグウ試料をCTスキャンし、得られた3Dデータを用いて、ダイヤモンドワイヤーソーによる加工を行うことで、ビームダメージのない試料平面を作成した。こうして分割した試料について、SPring-8 BL-17SUやKEK-PF BL-19Aの放射光X線を用いた高分解能元素化学種分析を行うことで、よりダメージの少ないリュウグウ試料平面の元素分布を調べることに成功している。

与 Ryugu 样品中存在的类型相同的层状硅酸盐矿物将在手套箱中的氩/氢气氛中被还原，并且这些样品的化合价将通过穆斯堡尔光谱和使用透射 X 射线的 XANES 分析来计算。因此，我们分析了层状硅酸盐结构中铁的价态与氧化还原电位之间的关系。特别是蜥蜴石，之前估计在相同的还原电位下，二价铁会比皂石多，但发现实际上有可能几乎没有差异。我们还对通过公开招募获得的龙宫样本进行了处理和分析。迄今为止，在使用软X射线区域的同步辐射X射线对龙宫样品和碳质球粒陨石进行分析时，通过测量透射X射线进行了高分辨率元素种类分析。为了分析软X射线区域的透射X射线，需要将样品加工成超薄切片，通常使用称为聚焦离子束加工的加工方法。然而，据说这种处理方法会对样品造成热损伤，并且对损伤敏感的物质可能会变质或挥发。因此，我们在 SPring-8 的氮气气氛下对 Ryugu 样品进行了 CT 扫描，并使用获得的 3D 数据通过金刚石线锯加工来创建没有光束损坏的样品平面。通过使用 SPring-8 BL-17SU 和 KEK-PF BL-19A 的同步加速器 X 射线对以此方式划分的样品进行高分辨率元素种类分析，我们将在损伤较小的情况下研究 Ryugu 样品平面上的元素分布。它非常成功。

项目成果

Formation and evolution of carbonaceous asteroid Ryugu: Direct evidence from returned samples

• DOI: 10.1126/science.abn8671
• 发表时间: 2023-02-24
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Nakamura, T.;Matsumoto, M.;Tsuda, Y.
• 通讯作者: Tsuda, Y.

Elucidation of chemical processes in carbonaceous chondrites during aqueous alteration using X-ray microscopy

使用 X 射线显微镜阐明水蚀变过程中碳质球粒陨石的化学过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Shimizu;Yoshio Takahashi;Yoko Masuda;Sakura Sato;Michinari Sunamura;Toshihiro Kogure;and Keishi Senoo;Takahiro Kawai and Yoshio Takahashi
• 通讯作者: Takahiro Kawai and Yoshio Takahashi