ハビタブル天体探査による前生物的分子の起源解明に向けたレーザー同位体分光法の開発

发展激光同位素光谱学，通过探索宜居天体来阐明生命起源前分子的起源

• 批准号: 22KJ0603
• 负责人: 湯本 航生
• 金额: $ 1.41万
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0603/
• 关键词: プラズマ発光分光; 水素; LIBS; LAMIS; 惑星探査; プラズマ分光; 同位体

前年度までに製作した装置を用いてレーザー誘起プラズマの分光測定を行った。本装置は将来の惑星着陸探査機に搭載することを目指して、小型軽量設計された(サイズ350 x 300 x 170 mm3、重量6 kg)。本研究では様々な化学組成を持つ岩石あるいはその粉末を用いて、レーザー誘起プラズマを真空中で分光測定した。これらの測定結果をもとに、試料の物理化学状態と水素原子線強度の関係を明らかにした。この結果、水素原子の輝線強度はバルク元素組成による影響が大きいことが分かった。最も強いHα線(656 nm)のみを用いて検量線を引いた場合には測定誤差が大きくなる(±1.9 wt%H2O;水素の等価水分量)ことが示唆された。測定誤差を改良するための手法として、多変量解析手法、マトリックスマッチ法を開発した。多変量解析法は部分最小二乗法を用いて分光スペクトル全体の回帰分析を行い、水素濃度を定量する手法である。マトリックスマッチ法はバルク元素組成が似た試料のみを用いて検量線を引く手法である。これらの手法を用いたところ、測定誤差が±0.9 wt%H2Oまで改善することを示した。更に、試料の物理状態による影響についても予備的な結果も得られた。特に粉末試料の水素輝線強度は、岩石試料よりも1桁大きくなるという現象を発見し、月面での氷を高感度で検出できる可能性が示唆された。本年度の研究から、水素の原子線強度は他の原子と比較して物理化学状態の影響を強く受けることが分かったが、校正手法の改良によって影響を小さく抑え、高精度の分析ができることができることを明らかにした。この結果は、事前情報が少ない惑星表面物質においてもレーザープラズマ分光法によって水素量を正確に測定することができることを示している。これらの成果を複数の学会及び論文にて発表した。

我们使用去年建造的设备对激光诱导等离子体进行了光谱测量。该设备设计得小巧轻便（尺寸 350 x 300 x 170 mm3，重量 6 kg），旨在安装在未来的行星着陆探测器上。在这项研究中，我们使用具有各种化学成分的岩石或岩石粉末在真空中对激光诱导等离子体进行了光谱测量。根据这些测量结果，我们阐明了样品的物理化学状态与氢原子束强度之间的关系。结果发现，氢原子的发射线强度受块体元素组成的影响很大。有人建议，当仅使用最强的Hα射线（656 nm）绘制校准曲线时，测量误差会很大（±1.9 wt%H2O；氢的当量水含量）。我们开发了多变量分析方法和矩阵匹配方法来改善测量误差。多变量分析法是通过使用偏最小二乘法对整个谱进行回归分析来定量氢浓度的方法。基质匹配法是仅使用具有相似块体元素组成的样品绘制校准曲线的方法。使用这些方法，我们发现测量误差已改善至 ±0.9 wt%H2O。此外，还获得了有关样品物理状态影响的初步结果。特别是，他们发现粉末样品的氢发射线强度比岩石样品高一个数量级，这表明高灵敏度探测月球表面冰的可能性。今年的研究表明，氢的原子束强度比其他原子更受物理化学状态的影响，但校准方法的改进可以减少影响并实现高精度分析。这一结果表明，即使在先验信息很少的行星表面材料中，也可以使用激光等离子体光谱准确测量氢的含量。这些结果在多个会议和论文中发表。

项目成果

German Aerospace Center(ドイツ)

德国航空航天中心（德国）

Visible Multi-band Spectra and Specular Reflectivity of Ryugu Returned Samples

Ryugu 返回样品的可见多波段光谱和镜面反射率

• 发表时间: 2022
• 作者: Koki Yumoto

Development of a multispectral stereo-camera system comparable to Hayabusa2 optical navigation camera (ONC-T) for observing samples returned from asteroid (162173) Ryugu

开发与隼鸟二号光学导航相机（ONC-T）相当的多光谱立体相机系统，用于观察从小行星（162173）Ryugu返回的样本

• DOI: 10.1016/j.pss.2022.105549
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.4
• 作者: Cho Yuichiro;Yumoto Koki;Yabe Yuna;Mori Shoki;Ogura Jo A.;Yada Toru;Miyazaki Akiko;Yogata Kasumi;Hatakeda Kentaro;Nishimura Masahiro;Abe Masanao;Usui Tomohiro;Sugita Seiji
• 通讯作者: Sugita Seiji

月面サンプルリターン探査に向けたその場物質分析装置の開発

月面样品返回探测原位物质分析装置研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuichiro Cho

月面その場水資源探査のための減圧下レーザー誘起ブレークダウン分光分析装置(LP-LIBS)の開発

开发用于月球原位水资源勘探的低压激光诱导击穿光谱（LP-LIBS）

• 发表时间: 2022
• 作者: Kasumi Yogata