第１回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
2012年12月から翌年2月まで第54次南極地域観測隊のメンバーとして、セール・ロンダーネ山地南方のナンセン氷原でベルギーと合同の隕石探査を行った。この探査で標高約３０００ｍのフィールドに１ヶ月半程滞在して約420個の隕石を回収した。今回のセミナーでは、この探査についての準備や探査の様子などについて紹介する。
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第２回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
隕石中の酸素同位体比測定から, 鉱物ごとに測定された酸素同位体比異常（Δ17 O）は -40‰ から 90‰ 隕石全岩測定では -5‰ から 3‰ を示すことが明らかとなっている。しかし、隕石の分析からは原始太陽系星雲の初期の酸素同位体比を測定することはできない。太陽系の質量の99%以上は太陽にあるので、太陽の酸素同位体比を測定できれば、太陽系初期の酸素同位体を知ることができる。太陽の酸素同位体比測定には、太陽風と赤外線分光が考えられる。太陽風の酸素同位体比はGenesisミッションによって測定された。しかし、太陽から太陽風への同位体分別は明らかになっていない。18 O ~0 (Scott et al., 2006), δ18 O~100‰ (Ayres et al., 2006) と一致していなかった。先月、Ayres らが解析をやり直し、δ18 O ~ -24‰ と発表した（Ayres et al., 2013, ApJ 765:46, doi:10.1088/0004-637X/765/1/46）。
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第３回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
酸素分圧は、形成される鉱物の組み合わせや化学組成が酸素分圧に強く依存することから、重要な情報としてこれまで様々な手法で見積もられており、地球の上部マントルの酸素分圧はlog fO2 = QFM -3 ~ +1と幅広い値をもち不均質であると報告されている (Ballhaus. 1993)。しかし、他天体においてはサンプルを入手する事が困難であり、希望する場所の岩石を入手する事ができないため、サンプル数が少なく酸素分圧の議論が困難である。特に、酸素分圧を調べる主な手法として用いられる鉄チタン酸化物酸素分圧計を用いることのできるサンプルは非常に少ない。そこで本研究は、斜長石とマスケリナイト(斜長石が衝撃を受けガラス化したもの）を、放射光FeマイクロXANESを新しく用いて分析することで、これまで分析が困難だった火星、小惑星ベスタの酸素分圧を相対的に評価した。その結果、これまで考えられていた火星のマントルソースでは説明できない、新しい種類のマントルソースの存在が明らかになった。また、小惑星ベスタにおいては、地球とは逆の傾向を持ち深くなるにつれて酸化的環境であることが明らかになった。
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第４回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
メソシデライトはHED隕石に似た組成を持つシリケイト部分と鉄ニッケル合金からなるメタル部分から構成される隕石である．この隕石はメタルとシリケイトの混合イベントによって形成された後，母天体において複雑な変成作用を受けたため，形成年代を求めるのが難しく現在までに下限値のみ報告されている（44.7億年（Rubin and Mittlefehldt, 1993））．閉じる
第５回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
太陽系希ガス（ソーラー希ガス）同位体比存在度は太陽系の起源・進化を議論する上での最も基本的なパラメターの一つであるが、依然として未解決である。最近この問題にかんし２〜３の影響力の強いグループによる論文が出版された（１−３）。今回のセミナーではこれらの論文を例に、はじめに現今の慣例的な理解の欠陥―太陽風（SW）希ガスと太陽系希ガスの混同―を指摘する。この混同はCAI酸素を太陽系酸素と同一視するGENESISグループの解釈（４）の誤りとも共通である。20 Ne/22 Ne = 13.8 とする慣習的な仮定の上に築かれた多くの地球大気起源論の見直し求める事になる。
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第６回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
太陽系希ガス（ソーラー希ガス）同位体比存在度は太陽系の起源・進化を議論する上での最も基本的なパラメターの一つであるが、依然として未解決である。最近この問題にかんし２〜３の影響力の強いグループによる論文が出版された（１−３）。今回のセミナーではこれらの論文を例に、はじめに現今の慣例的な理解の欠陥―太陽風（SW）希ガスと太陽系希ガスの混同―を指摘する。この混同はCAI酸素を太陽系酸素と同一視するGENESISグループの解釈（４）の誤りとも共通である。20 Ne/22 Ne = 13.8 とする慣習的な仮定の上に築かれた多くの地球大気起源論の見直し求める事になる。
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第７回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
硫黄・ハロゲンは地圏・生物圏において多様な化合物を形成する揮発性元素であり、それらの物質循環に関する知見は重要である。しかし火山活動に伴う物質輸送が盛んな中央海嶺からの硫黄・ハロゲンのフラックスは良く分かっていない。MORBの急冷ガラス縁は上部マントル由来のマグマの揮発性元素組成を保持すると考えられているが、その全岩組成を基にした硫黄やフッ素のフラックスの推定値は過大評価であることが指摘されている [1]。本研究ではMORBガラスの気泡中に保持される火山ガスの組成を基にすることで、より確からしい硫黄・ハロゲンのフラックスの推定を行った。閉じる
第８回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
Ca, Al-rich inclusions (CAIs) have formed in the early solar system. They include not only primary solar nebula condensates but also inclusions which have a complex history involving partial melting and secondary alteration. Flemdlinge (complex aggregates of metal grains, sulfides, Ca-phosphates, oxides and silicates which are rich in refractory siderophile and some refractory lithophile elements) are one of the inclusions in CAIs, but it is unclear when they have formed. To provide chronological constrains by tungsten (W) model age [1], here we have developed highly precise W isotope analysis using N-TIMS.186 W/184 W = 0.9276716 [2]). For efficient ionization of W, samples were loaded on Re filaments, and covered with La, Gd-nitric acids. Reproducibilities of 100ng of standard solution (NIST 3163) were 17.3ε, 0.26ε and 0.26ε for 180 W/184 W, 182 W/184 W and 183 W/184 W, respectively (n = 4, 2SD). Hence lower amounts of W are measured with comparable precisions for analyzing W isotope compositions of Flemdlinge.
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第８回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
Ca, Al-rich inclusions (CAIs) have formed in the early solar system. They include not only primary solar nebula condensates but also inclusions which have a complex history involving partial melting and secondary alteration. Flemdlinge (complex aggregates of metal grains, sulfides, Ca-phosphates, oxides and silicates which are rich in refractory siderophile and some refractory lithophile elements) are one of the inclusions in CAIs, but it is unclear when they have formed. To provide chronological constrains by tungsten (W) model age [1], here we have developed highly precise W isotope analysis using N-TIMS.186 W/184 W = 0.9276716 [2]). For efficient ionization of W, samples were loaded on Re filaments, and covered with La, Gd-nitric acids. Reproducibilities of 100ng of standard solution (NIST 3163) were 17.3ε, 0.26ε and 0.26ε for 180 W/184 W, 182 W/184 W and 183 W/184 W, respectively (n = 4, 2SD). Hence lower amounts of W are measured with comparable precisions for analyzing W isotope compositions of Flemdlinge.
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第９回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
難揮発性包有物（CAI）の中にはFUN包有物と呼ばれるマイナーなグループが存在し、それらは３つの同位体的特徴(1. O, Mg, Siなどにおいて重い同位体に富んだ質量依存同位体分別を示す 2. 安定同位体（特に48 Ca, 50 Ti）に起源の不明な同位体異常を持つ 3. 26 Al壊変起源である26 Mgの過剰が見られない)を示すことから、一般的なCAIとは区別される。26 Mgの過剰が見られないことから、FUN包有物の形成時期は26 Alが完全に壊変した後かもしくは26Alが太陽系に持ち込まれる以前であったことが考えられるが、48 Caや50 Tiに同位体異常がみられる事実はそれらが太陽系最初期に形成された可能性を示唆する。FUN包有物の起源は未だ詳しく理解されておらず、これらの形成プロセスを理解することは、太陽系材料物質の起源や、同位体均一化のプロセスを考察する上で非常に重要である。
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第１０回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
ユレイライト隕石中に見られる金属鉄には、ケイ酸塩鉱物の粒間を埋めるように存在する初生的なものと、ケイ酸塩鉱物が炭素によって還元されてできた二次的なものがある。ケイ酸塩鉱物に比べ、それら金属鉄に関しては詳細な研究はあまり行われていないが、Almahata Sittaユレイライトのケイ酸塩鉱物間に存在する金属鉄には他の隕石には見られない特徴的な組織が報告されている。その組織は、結晶構造が異なるα鉄（bcc）とγ鉄（fcc）が共存するもの、それら鉄の相に加えcohenite （[Fe,Ni]3C）やschreibersite（[Fe,Ni]3P）が様々な割合で混ざり合ったものなどがある。先行研究ではある一つのサンプルにのみ見つかっていた組織であったが、他のAlmahata Sitta破片に含まれる金属鉄においても同様の組織を発見した。サンプルによって量や形態は多少異なってはいるが、これら金属鉄の組織はAlmahata Sittaユレイライトの全てにおいて見られるものであることが示唆される。
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第１１回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
ウィスコンシン大学では複数のコンドライト隕石について、グループごとに数十個のコンドルールを選び、SIMS による詳細な酸素同位体比分析を行ってきた。その結果、コンドルール中のオリビンや輝石のMgO/(MgO+FeO) モル%(Mg#)と酸素同位体の間にはグループごとに特徴的な傾向があることがわかった。今回はコンドライト隕石中で全岩の酸素同位体比が最も16 Oに乏しいことで知られるRコンドライトに着目し、角礫岩Rコンドライトの中の非平衡Rコンドライトクラストのコンドリュールを選び、詳細な酸素同位体比分析を行った。コンドリュールの酸素同位体は全岩に比べ16 Oに富み、Mg＃との相関も含め、普通コンドライトとよく似ていることがわかった。同時に、Rコンドライト母天体には全岩の酸素同位体比よりもさらに16 Oに乏しい水成分が集積したことが、強く示唆される。
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第１２回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
地球史を通じたマントルの進化は, Sm-NdやLu-Hfの放射壊変系列の同位体比で研究されている。これはマントル起源岩石のNdやHfの同位体組成が, その当時のマントルの化学分化の度合いを反映するためである。しかし, 地球初期マントルのこれらの同位体組成については, いまだに議論が続いている。その原因として, 太古代の試料数が少ない点, 存在していても変成変質の影響から初生的な値を保持していない可能性がある点, 試料の多くがフェルシックな岩石やそれを母岩とする鉱物(例えば, ジルコン)であるため, 太古代マントルの情報を直接的に反映してない点が挙げられる。そこで我々は, 南アフリカバーバートン地域のPillow lavaのHf同位体分析を行っている。バーバートン地域には, 約35億年の変成度の低い岩石が多産する。この地域からは既にコマチアイト試料でHf同位体比が報告されている。一方、我々は現世の玄武岩と類似した試料を用いて, 太古代と現世で似通った化学組成を持つ玄武岩の同位体組成を直接比較することを目指している。また, 35億年前のコマチアイトと玄武岩のHf同位体組成を比較することで, 顕生代以降殆ど見られないコマチアイトの成因に新たな制約を与えられる可能性がある。
今回の発表では, 本研究の重要性, 期待される成果, そしてこれまでに行ってきた分離手法の開発について報告をする。
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第１３回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
火球のいわゆる”爆発”がどのようにして起きるのかについてはその詳細は
不明な点が多い。
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第１４回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
NWA801(CR2)コンドライト中に見つかった火成岩的なクラストには、olivine のほか、Na-Al-rich な pyroxene (omphacite) や garnet が含まれ、その生成条件は、約1000度C、3-4GPaと見積もられた (Kimura et al., 2013, Amer. Mineral. 98, 387-393)。
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第１５回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
コンドライトは化学的に始原的であるといわれ，中でも炭素質コンドライトは熱変成を逃れたため最も始原的だと考えられている．故に炭素質コンドライトには太陽系初期の記録が得られると考えられる．我々の研究では炭素質コンドライトの中でも始原的であると言われ，試料数も豊富なCMコンドライトについて扱う．
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第１６回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
硫黄・ハロゲンは地圏・生物圏において多様な化合物を形成する揮発性元素であり、それらの物質循環に関する知見は重要である。しかしMORBガラスの全岩組成を基にした硫黄やフッ素のフラックスの推定値は過大評価であり [1]、より確からしいフラックスの推定が必要である。本研究ではMORBガラスの気泡を凍結破砕法 [2]で、固体部分をSIMSで分析して、気泡・全岩における硫黄・ハロゲンのヘリウム−3に対する濃度比と既知のヘリウム−3フラックスとを掛け算することでフラックスの推定を行った。濃度比を用いることで、空隙率の違いに起因する元素濃度の多様性を無視して議論することができた。
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第１７回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
ユレイライトは超塩基性のエコンドライトであり、主要な構成要素として金属鉄を含む。ケイ酸塩鉱物に比べて、金属鉄に関しての詳細な研究はあまり行われていないが、Almahata Sittaユレイライトのケイ酸塩鉱物の粒間に存在する金属鉄には、他のユレイライトや隕石には見られない特徴的な組織が報告されている（Goodrich et al. 2010, Mikouchi et al. 2011）。その組織は、組成に変化はないが結晶構造が異なるα鉄（bcc）とγ鉄（fcc）が共存するもの、それら鉄の相に加えcohenite（[Fe,Ni]3C）やschreibersite（[Fe,Ni]3P）といった鉄化合物が様々な割合で混ざり合ったものなどがある。先行研究ではある一つの試料にのみ見つかっていた組織であったが、他のAlmahata Sitta破片に含まれる金属鉄を詳細に観察すると、同様の組織を見つけることができた。またこれらの組織がAlmahata Sittaにのみ見られるものなのか、全てのユレイライトにおいて普遍的に見られるものなのかを調べるため、極地研の南極隕石をお借りして同様の観察を行なった。するとあまり顕著ではないものの、南極ユレイライトにおいても同様の鉄・鉄化合物組織が観察された。サンプルによって量や形態は多少異なってはいるが、これら金属鉄の組織は全てのユレイライトにおいて普遍的に見られるものであることが示唆された。
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第１８回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
地球型惑星の環境進化において、水は様々な役割を果たす重要な物質である．近年の調査によって、火星表層にかつて液体の水が存在した事が解明されつつあるが、水の存在規模や存在期間、散逸プロセスについては共通理解が得られていない．一方で、幅広い年代値が報告されている火星隕石は、火星の過去から現在に至る進化史を紐解く鍵として期待されている．特に、隕石中に含まれるリン酸塩鉱物は、マグマの様々な微量元素を濃集し、結晶化当時の環境を記録する．さらにU, Thなどの長寿命放射性元素に富み年代分析にも利用できる為、リン酸塩鉱物から年代の情報と環境の情報を同時に得ることが可能である．
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第１９回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
近年の物質科学的研究から、大部分の太陽系固体物質に含まれる主要元素同位体組成は0.01％の程度で一様なことがわかってきた。一方で、始原的隕石中には均一化された収束値から著しい同位体異常を示す物質（プレソーラー粒子）が発見されている。プレソーラー粒子は太陽系材料物質の生き残りであると考えられており、太陽系は様々な星における核合成を起源とする物質の集合体からスタートしたことが伺える。このことは、太陽系の材料物質は異なる起源を持つ同位体的に著しく不均一な物質の集合体であったが、太陽系形成の最初期段階において、起源物質を大規模に混合する過程が存在し、同位体組成の均一化が起こったことを示す。
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第２０回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
現在福島第一原発１号炉の底には約５０トンのウラン核燃料・デブリ（炉心溶融物）が溜まっているが、極度に強い放射線のため観測が困難でその状態は殆ど分かっていない。核燃料デブリには、核分裂連鎖反応を起こす235 Uが濃縮されているため、将来ウラン核分裂連鎖反応（再臨界）をおこす可能性が危惧される。この深刻な問題へのアプローチとして、地球化学的立場から、オクロ天然原子炉の研究成果の活用が有用である。 このセミナーでは、オクロ天然原子炉を中心に、福島第一原発の現状（Physics Today, Nov. 2013、20ページ：これは実にショッキングなレポート）、；原子炉−核分裂連鎖反応の基礎概念、等について述べる。
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第２１回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
隕石中の酸素同位体比測定から, 鉱物ごとに測定された酸素同位体比異常（Δ17 O）は -40‰ から 90‰ 隕石全岩測定では -5‰ から 3‰ を示すことが明らかとなっている。しかし、隕石の分析からは原始太陽系星雲の初期の酸素同位体比を測定することはできない。18 O ~ 100‰ (Ayres etal., 2006), δ18 O ~ 0 (Scott et al., 2006), δ18 O ~ -24‰ と発表した（Ayreset al., 2013）。いずれも誤差が大きく、初期太陽系でのガスから粒子への化学反応を議論することはできていない。本研究は、太陽大気の赤外分光観測によって、CO分子の同位体比を誤差20‰程度で測定することを目指している。
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第２２回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
火星隕石であるシャーゴッタイトからは様々な同位体系を用いて年代測定が行われており、その多くは約2億年（500-170 Ma）という若い年代を示している。BouvierらのグループはICP-MSを用いてシャーゴッタイトのPb-Pb年代を求め、41億年という古い年代を報告した。この年代の解釈として、41億年という年代こそがシャーゴッタイトの結晶化年代であり、2億年という若い年代は衝撃変成もしくは水質変成によりリセットした年代であると主張しているが、その根拠は示されていない。
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第２３回宇宙地球同位体科学セミナー（2013年度）
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