隕石に含まれる始原的物質の希ガスイメージングによる原始太陽活動の研究

通过陨石中原始物质的稀有气体成像研究原始太阳活动

基本信息

批准号：
22KJ0026
负责人：
和田壮平
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido 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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽風のエネルギー分布やフラックスは，太陽の活動度を反映する。太陽風希ガスを豊富に含む隕石（ガスリッチ隕石）は，母天体の表層で太陽系形成初期に太陽風照射された物質を多く含んでいる。ガスリッチ隕石中の太陽風起源希ガスを含む鉱物を特定し，その鉱物内の太陽風希ガス分布を解明することで，太陽系形成初期の太陽活動を推定できる可能性がある。これまでに，本研究では同位体ナノスコープを改造し，ヘリウムの広領域イメージングシステムを構築した。構築した広領域イメージングシステムを用いて，ガスリッチ炭素質隕石のひとつ，Northwest Africa 801隕石中の太陽風ヘリウム分布を観察した。イメージングの結果，太陽風ヘリウムはコンドリュール内やコンドリュールのリムからは検出されず，隕石のマトリクス部分から検出された。マトリクスは，太陽風ヘリウムが検出されない塊状の部分の間隙を，太陽風ヘリウムが検出される部分が埋めるような構造を示した。これは，隕石母天体上で，太陽風に曝された表層の砂が，地下の固結したレキ状の物質の間に入り込んだことを示している。ガスリッチ隕石の広領域ヘリウムイメージングによって，隕石母天体の堆積構造を可視化できた。また，太陽風ヘリウムが隕石マトリクス中の金属鉄・硫化鉄・水酸化鉄粒子に特に濃集していることを突き止めた。ヘリウムが濃集している各粒子へ超高空間分解能でのヘリウムイメージングを行うことで，鉱物のリム部分にヘリウムが濃集していることを発見し，鉱物粒子に含まれるヘリウムが母天体での太陽風打ち込みに由来することを明らかにした。これらの研究成果について，2022年5月，8月，2023年2月に開催された国際学会（日本，イギリス）と2022年9月，2023年3月に開催された国内学会で発表を行った。

太阳风的能量分布和通量反映了太阳的活动水平。富含太阳风稀有气体的陨石（富气陨石）在其母体表层含有大量在太阳系形成初期受到太阳风照射的物质。通过识别富含气体的陨石中含有源自太阳风的惰性气体的矿物，并阐明这些矿物中太阳风惰性气体的分布，有可能估计太阳系形成早期阶段的太阳活动。到目前为止，这项研究已经改造了同位素纳米镜并构建了广域氦成像系统。利用所构建的广域成像系统，我们观测到了西北非801陨石（富含气体的碳质陨石之一）中的太阳风氦分布。成像结果显示，在球粒内或球粒边缘未检测到太阳风氦，但在陨石基体中检测到。该矩阵显示出一种结构，其中检测到太阳风氦气的区域填充了未检测到太阳风氦气的块状区域之间的间隙。这表明陨石主体上暴露于太阳风的表面沙子渗透到了地下凝固的岩石状物质之间。富含气体的陨石的广域氦成像使陨石母体的沉积结构可视化成为可能。他们还发现，太阳风氦气特别集中在陨石基质中的金属铁、硫化铁和氢氧化铁颗粒中。通过对氦气集中的每个粒子进行超高空间分辨率的氦气成像，我们发现氦气集中在矿物的边缘，并揭示了这种现象是由太阳风撞击造成的。这些研究成果在2023年5月、8月和2023年2月举行的国际学术会议（日本、英国）以及2022年9月和2023年3月举行的国内学术会议上发表。