原始太陽系星雲における鉱物とガスとの反応過程

原太阳星云中矿物质与气体的反应过程

基本信息

批准号：
01540657
负责人：
土山明
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01540657/
关键词：
原始太陽系星雲凝縮作用鉱物・ガス反応オリビン輝石

项目摘要

原始太陽系星雲における凝縮過程においては、ガスからの鉱物の成長ばかりでなく、すでに凝縮した鉱物と残りのガスとの反応が、星雲中での固相-ガス分別作用による物質の分化に重要な役割を占めている。しかしながら、このような反応過程についての実験的研究は、低温では不揮発性な元素のガスを高温で制御するという困難さに起因して、これまでなされていなかった。本研究では、このような反応実験をおこなうための新しい方法として、二重カプセル法の開発とその確立に成功した。この方法は、大型のクヌ-セン・セル内に蒸発源試料と鉱物結晶の入った小型のオ-プン・カプセルを入れ、これを真空炉内で加熱するものである。これにより、蒸発源からのガスと鉱物結晶との反応を、一定の条件で制御することが可能になった。本研究ではさらに、太陽系星雲の凝縮過程で最も重要である、オリビンとSiに富むガスとの反応による輝石の生成に、この方法を適用した。蒸発源としてクリストバライト粉末を用い、一定方位のフォルステライト結晶との反応実験を、約1500℃付近の温度でおこなった。これにより、下地のフォルステライトの結晶方位に関係なく、エンスタタイト多結晶が反応生成物として得られた。このエンスタタイト生成物の幅は、一定温度では反応時間の平方根に比例し、反応は生成物中の元素の拡散によって支配されることが明らかとなった。実験によって求められた反応速度とその温度依存性から、原始太陽系星雲中でのオリビンとSiに富ガスとの反応速度を推定したところ、最大でも数μm程度の輝石が生成されるにすぎないことがわかった。従って、星雲の冷却中には反応はほとんど進行せず、最大分別作用が星雲内で起こることが期待される。

在原太阳星云的凝聚过程中，不仅是气体中矿物质的生长，而且已经凝聚的矿物质与剩余气体之间的反应对于星云中固气分馏的物质分化起着重要作用。占据 .然而，由于在高温下难以控制在低温下不挥发的元素的气体，迄今为止尚未对此类反应过程进行实验研究。在本研究中，我们成功开发并建立了双胶囊法作为进行此类反应实验的新方法。在此方法中，将含有蒸发源样品和矿物晶体的小开口胶囊放置在大型努森池中，然后在真空炉中加热。这使得在一定条件下控制来自蒸发源的气体与矿物晶体之间的反应成为可能。在这项研究中，我们还将这种方法应用于通过橄榄石和富硅气体之间的反应形成辉石，这是太阳星云凝结过程中最重要的步骤。以方石英粉末为蒸发源，在1500℃左右的温度下，对均匀取向的镁橄榄石晶体进行了反应实验。结果，无论底层镁橄榄石的晶体取向如何，都获得作为反应产物的多晶顽辉石。该顽辉石产物的宽度与恒温下反应时间的平方根成正比，表明反应以产物中元素的扩散为主。根据实验确定的反应速率及其温度依赖性估算了原太阳星云中橄榄石和富硅气体之间的反应速率，据我了解，发现最多只会产生几微米大小的辉石。。因此，预计在星云冷却过程中几乎不会发生反应，并且星云内将发生最大的分馏。