研究概要



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本研究室では、

 太陽系の形成から現在に至るまでの固体物質の生成・進化及び、惑星形成と内部進化の法則性について研究を行っています。具体的には、走査・透過電子顕微鏡・X線回折など種々の微小領域分析手法を用いた隕石や月の石などの物質科学的研究を中心として多くの研究プロジェクトを進めています。

 地球・惑星及び隕石に産する固体物質の単位を鉱物として捉え、鉱物の結晶構造、結晶集合組織、物理学的・化学的性質と、さらにそれらの形成と鉱物生成の物理学的・化学的条件の関係に着目している点が大きな研究の特徴です。

 また、アメリカのNASAジョンソン宇宙センターをはじめとして、海外の多くの研究機関と共同のプロジェクトを行っており、海外研究者との交流も盛んです。


研究内容

太陽系における天体進化の一般過程の解明を目指して各種の固体惑星物質の研究を行っています。その中でも隕石は、太陽系誕生時に存在したマイクロメートルサイズの塵から惑星サイズへ成長した固体物質の進化過程を記録しています。これらを主に走査型・透過型電子顕微鏡、電子線マイクロプローブ、X線回折計などを用いて分析し、さらに室内実験を組み合わせて、隕石の形成環境の解明を行うことで、天体進化を議論しています。また、通常の隕石試料だけでなく、NASAのStardust探査機がサンプルリターンしたWild 2彗星塵や火星隕石・月試料についても研究し、太陽系の天体進化史をトータルに理解するよう心がけてきています。分析手法も各種の微小領域分析装置を組み合わせて多角的に実施し、微少試料から最大限の情報を得るように努めているのが特徴です。これらの惑星物質の進化過程では衝撃変成作用が非常に重要な素過程になっていることから、最近はこの作用に特に注目して研究を行っています。
最近の主要な成果には以下のものがあります。

(1)Wild 2彗星塵の主要構成鉱物は幅広い化学組成を持つカンラン石・輝石であり、無水惑星間塵に最もよく似た特徴を示すことを明らかにし、太陽系誕生時に存在したXウィンドなどによる大規模な物質循環の存在を証明しました。

(2)炭素質コンドライトの難揮発性包有物(CAI)中に微小な未知鉱物を見出し、その同定によって、原始太陽系星雲の環境に制約を与えました。特に1マイクロメートル領域での結晶学的特性を明らかにするために、惑星物質科学の分野では世界に先駆けて電子線後方散乱回折法を導入しました。また、放射光を用いたX線回折法においても入射X線のエネルギースキャンを行い、薄片の1マイクロメートル領域から回折像を得る方法を開発しています。

(3)宇宙空間で小惑星として観測された天体が、隕石として地球に落下・回収されたユレイライトの研究を行い、天体の爆発的破壊によって高温から急冷されたことを示し、その後、破片がラブルパイル状に再集積した可能性を指摘しました。

(4)太陽系最古の火成岩であるアングライトに注目して、多くの試料が母天体のごく表面で急冷・結晶化したことを示し、親マグマが高酸素分圧下でのCVコンドライトの部分溶融液組成とよく一致する事実を指摘しました。これは、コンドライトの部分溶融液とエコンドライトの初生マグマを直接的に関係づけた初めての例です。

(5)火星隕石の多くは玄武岩質の集積岩だが、結晶化実験の結果、一部の試料が親 マグマから直接、急冷・結晶化した可能性を指摘し、火星マントルとの関連性を議論 しました。ナクライト火星隕石については、ケイ酸塩の組織や化学組成などから、こ れらの試料が一つの火成岩体の深部から表面にかけての異なった深度を起源とするモ デルを提唱して世界的に標準モデルとして受け入れられています。

(6)火星隕石に含まれるカンラン石の着色原因が10-20ナノメートルの金属鉄や磁鉄鉱のナノ粒子によることを見出し、衝撃実験によって、これらが40 GPa以上の衝撃変成により形成されることを示しました。また、ナノ粒子の形成により、磁気的性質や反射スペクトルなどが大きく変化することを指摘しました。