2次イオン質量分析計を用いた始源惑星物質の硫黄同位体分析

使用二次离子质谱仪对源行星物质进行硫同位素分析

基本信息

批准号：
02J07160
负责人：
矢田達
金额：
$ 2.3万
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

始源物質の硫黄同位体分析を進める上で、硫黄と同族である酸素同位体分析を、2次イオン質量分析計を用いて南極宇宙塵試料について同時に進めていた所、私はこれまでに報告されている固体惑星物質では最大の質量数17の酸素の正の異常を示す宇宙塵を発見したほか、宇宙塵が隕石に比べて非常に広範な酸素同位体組成分布を示すことを明らかにした。発見された17酸素の正の異常の原因としては、非常に大きな17酸素の正の異常を示す先駆太陽粒子を含む宇宙塵か、相対的に17酸素に富んでいたと考えられる原始太陽系星雲のガス成分と同位体置換を行った母天体が考えられる。また、広範な酸素同位体比分布については、宇宙塵が隕石に比べてより多彩な母天体より物質が供給されていることに加え、大気圏突入時の蒸発の条件が個々に異なることに起因する、同位体分別の違いが原因となったと考えられる。この研究成果を国際学術誌に投稿、現在査読中である。また、私は前年度12月より移った米国ワシントン大宇宙科学研究室にて、ナノ領域の同位体分析が可能な2次イオン質量分析計を用いて炭素・酸素同位体分析を行い、南極宇宙塵中に先駆太陽粒子を探索した。その結果、6個の先駆太陽珪酸塩粒子を南極宇宙塵中からは世界で初めて発見した。その内、3個は46億年以前に存在した、低質量の赤色巨星および漸次巨星分枝起源、2個は重元素に富む漸次巨星分枝もしくはII型超新星起源、残りの一つについては起源が不明だった。また、先駆太陽珪酸塩の存在度の高い宇宙塵については、従来南極宇宙塵について推定されていた炭素質コンドライト母天体起源ではなく、成層圏宇宙塵に見られる彗星起源であることが示唆される。この成果について2回の国際学会で随時発表を行い、現在、米サイエンス誌に投稿準備中である。

在进行源物质的硫同位素分析的同时，我还利用二次离子质谱仪对南极宇宙尘埃样本进行了氧同位素分析，除了发现了带正氧的宇宙尘埃外，目前尚未见报道。质量数为17的异常现象，是世界上固体行星物质中最大的，他们还揭示了宇宙尘埃的氧同位素成分分布比陨石更广泛。所发现的正17氧异常的原因要么是含有前体太阳粒子的宇宙尘埃，显示出非常大的正17氧异常，要么是来自原太阳星云的气体，该气体被认为含有相对丰富的17氧母体。考虑已经历成分和同位素取代的物体。此外，氧同位素比的广泛分布是由于宇宙尘埃的母体物质比陨石更加多样化，而且每种太空尘埃进入大气层后蒸发的条件也不同。这被认为是由于同位素分馏的差异造成的。该研究结果已提交至国际学术期刊，目前正在接受评审。此外，在去年12月搬到的美国华盛顿大学空间科学实验室，我使用能够进行纳米范围同位素分析的二次离子质谱仪进行了碳和氧同位素分析。用于前体太阳粒子。结果，世界首次在南极太空尘埃中发现了六种先驱太阳硅酸盐颗粒。其中，三颗起源于46亿年前存在的低质量红巨星和渐进巨星分支，两颗起源于富含重元素的渐进巨星分支或II型超新星，其余一颗起源未知。此外，有人认为，具有高丰度太阳硅酸盐前身的宇宙尘埃起源于平流层宇宙尘埃中发现的彗星，而不是像之前对南极宇宙尘埃所假设的那样，来自碳质球粒陨石主体。我们已经在两次国际会议上展示了我们的研究结果，目前正准备将其提交给美国科学杂志。