波長依存同位体効果による古大気組成の解読

利用波长依赖性同位素效应破译古大气成分

• 批准号: 22684026
• 负责人: 上野 雄一郎
• 金额: $ 14.89万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22684026/
• 关键词: 安定同位体; 地球史; 大気化学; 太古代; 非質量依存分別

地層に記録された同位体情報から古大気組成を復元する目的のため、大気化学反応を模擬した光解離実験を行った。本年の実験は、まず分光器を備えた光化学反応セルを作成および改良し、波長150～300nm領域を0.1nm分解能で紫外スペクトルを取りつつ反応を行えるシステムが完成した。また生成物の回収ラインとガスクロマトグラフ質量分析計を導入し、生成物の同定および定量分析が可能になった。このシステムを用いて模擬古大気中でのSO2光解離反応を行ったところ、CO/CO2比の高い雰囲気下では乖離したSO2がCOSに変換されることが実験的に確かめられた。これは還元大気中で硫黄の化学種はCOSの状態で存在したとする予測を支持する結果である。また、SO2分子の吸収スペクトルについて、これまでの同位体種に加えて36SO2のスペクトル測定を行うことに初めて成功し、データ解析を行っている。これにより36S/33S比が古大気組成の制約にとって最も強力な指標となることが期待される。また、インド・ダルワール地塊での地質調査および試料採取を行った。その結果、大気・気候変動期にあたる30-23億年前の層序を一部復元した。今後採取試料の年代決定・同位体分析に移行する。一方、1次元大気化学モデルは従来数値モデルの改良では不適当と判断し、反応の数を減らすことで根本から組み直す選択をし、コード開発を進めている。

为了根据地质构造中记录的同位素信息重建古大气成分，我们进行了模拟大气化学反应的光解离实验。在今年的实验中，我们首先创建并改进了配备光谱仪的光化学反应池，并完成了一个可以在以0.1 nm分辨率捕获150至300 nm波长范围内的紫外光谱的同时进行反应的系统。此外，还引进了产品回收线和气相色谱质谱仪，使产品的鉴定和定量分析成为可能。利用该系统，我们在模拟古大气中进行了SO2光解反应，并通过实验证实了在高CO/CO2比的大气中解离的SO2转化为COS。这一结果支持了硫物质在还原气氛中以 COS 状态存在的预测。此外，关于SO2分子的吸收光谱，除了传统的同位素种类外，我们还首次成功测量了36SO2的光谱，目前正在分析数据。预计这将使 36S/33S 比率成为约束古大气成分的最有力指标。我们还在印度达尔瓦尔地块进行了地质调查和样本采集。结果，我们部分重建了 3.0 至 23 亿年前大气和气候变化时期的地层。我们将继续对收集的样本进行年龄测定和同位素分析。另一方面，通过改进常规数值模型确定一维大气化学模型不合适，团队选择通过减少反应次数从头开始重建它，并正在进行代码开发。

项目成果

Absorption Cross Sections of Sulfur Dioxide Isotopologues and the Dual Beam Spectrometer

二氧化硫同位素体的吸收截面和双光束光谱仪

• 发表时间: 2011
• 作者: Mahler D; Meusinger D; Danielache S; Ueno Y; Jost R; Johnson MS
• 通讯作者: Johnson MS

[keynote] Stable isotopic fingerprints of greenhouse gasses before the rise of oxygen

[主题演讲] 氧气上升前温室气体的稳定同位素指纹

• 发表时间: 2010
• 作者: Ueno Y

Micro-FTIR spectroscopic imaging of ～1900 Ma stromatolitic chert

~1900 Ma 叠层燧石的显微 FTIR 光谱成像

• 发表时间: 2011
• 作者: Igisu M.; Ueno Y.; Nakashima S.; Awramik S.M.; Maruyama S.
• 通讯作者: Maruyama S.

太古の地球における温暖化ガス

古代地球上的温室气体

• 发表时间: 2010
• 作者: 上野雄一郎

Hydrothermal fluid geochemistry at the Iheya North field in the mid-Okinawa Trough : Implication for origin of methane in subseafloor fluid circulation systems

冲绳海槽中部伊平屋北油田的热液流体地球化学：对海底流体循环系统中甲烷起源的影响

• 发表时间: 2011
• 影响因子: 0.8
• 作者: Kawagucci; S.H.Chiba; J.Ishibashi; T.Yamanaka; T.Toki; Y.Muramatsu; Y.Ueno; A.Makabe; K.Inoue; N.Yoshida; S.Nakagawa; T.Nunoura; K.Takai; N.Takahata; Y.Sano; T.Narita; G.Teranishi; H.Obata; T.Gamo
• 通讯作者: T.Gamo