地球外模擬有機物の付着力測定：惑星形成初期段階における有機物の役割の解明

测量外星模拟有机物的附着力：阐明有机物在行星形成早期阶段的作用

基本信息

批准号：
22KJ0209
负责人：
長足友哉
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Tohoku University
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-22KJ0209/
关键词：
付着力有機物ダスト

项目摘要

惑星は固体微粒子（ダスト）が互いに合体成長を繰り返して形成したとされる一方，岩石質ダストは低付着性であるために成長が困難とされる．しかし，成層圏で採取されるダストは有機物に覆われており，このことが付着性に影響を与える可能性がある．本研究は，隕石・彗星有機物の合成反応の一つであるホルモース型反応で合成される有機物の付着力を測定し，ダスト成長過程に対する有機物の効果を理解することを目的としている．令和４年度は，低温・真空環境での付着力測定に向けた新たな装置の開発，ホルモース型反応による有機物合成，遠心法による常温常圧での合成有機物の付着力測定を行った．低温・真空環境での付着力測定を実現するため，当初は，振り子を衝突板に衝突させることで発生する衝撃加速度を用いて平板から有機物を引き離すのに必要な力（＝付着力）を測定することを計画していたが，付着力を測定するのに十分に大きな加速度を振り子で発生させるには大型の装置が必要となるため，振り子の代わりに圧縮ばねを用いて衝撃加速度を発生させることにした．金属材，圧縮ばね，衝撃加速度測定装置を組み合わせることで衝撃加速度発生機構を実現し，現在，この機構を用いた付着力測定に向け，衝突板の材質や形状を変更することで発生する加速度の調整と，その機構に取り付けて内部での付着力測定を実現するための小型真空容器を設計中である．一方，先行研究と同様の条件で，ホルモース型反応により地球外模擬有機物を合成し，その付着力の測定を，常温常圧での測定に適している遠心法を用いて行った．結果として，水溶性成分を含む合成有機物の付着力は触媒の潮解性が原因で常温常圧環境での測定が困難であった．一方，合成有機物から水溶性成分を除去した場合は測定可能だったが，その付着力は岩石質ダストの成長に大きく影響しうるほどには大きくないことがわかった．

据说行星是由固体颗粒（尘埃）反复生长和聚结而成的，而岩石尘埃由于粘附力低而难以生长。然而，平流层中收集的灰尘被有机物覆盖，这可能会影响其附着力。本研究的目的是测量由陨石和彗星中合成有机物的反应之一的甲糖反应合成的有机物的粘附力，并了解有机物对尘埃生长过程的影响。 2020年，我们开发了一种在低温、真空环境下测量粘附力的新装置，利用甲醛反应合成有机物质，并利用离心法测量室温常压下合成有机物质的粘附力。为了测量低温、真空环境下的粘附力，我们最初利用摆锤与冲击板碰撞产生的冲击加速度来测量从平板上分离有机物所需的力（=粘附力）。由于摆锤需要大型设备来产生足够的加速度来测量附着力，因此我决定使用压缩弹簧代替摆锤来产生冲击加速度。通过组合金属材料、压缩弹簧和冲击加速度测量装置，实现了冲击加速度产生机构。目前，为了利用该机构测量附着力，我们正在努力改变碰撞板的材料和形状为了测量产生的加速度，我们目前正在设计一个小型真空容器来进行调整，并将其连接到机构上以测量内部的附着力。另一方面，在与之前研究相同的条件下，我们利用甲醛反应合成了模拟的外星有机物质，并使用适合在室温和压力下测量的离心方法测量了其粘附力。结果，由于催化剂的潮解性质，很难在室温和压力下测量含有水溶性成分的合成有机物质的粘附力。另一方面，当从合成有机物中除去水溶性成分时，可以测量粘附力，但发现粘附力不足以大到显着影响岩粉的生长。