The elastic property of asteroids is one of the paramount parameters forunderstanding their physical nature. For example, the rigidity enablesus to discuss the asteroid’s shape and surface features such as cratersand boulders, leading to a better understanding of geomorphological andgeological features on small celestial bodies. The sound velocity allowsus to construct an equation of state that is the most fundamental stepto simulate the formation of small bodies numerically. Moreover, seismicwave velocities and attenuation factors are useful to account forresurfacing caused by impact-induced seismic shaking. The elasticproperty of asteroids thus plays an important role in elucidating theasteroid’s evolution and current geological processes. The Hayabusa2spacecraft brought back the rock samples from C-type asteroid (162173)Ryugu in December 2020. As a part of the initial analysis of returnedsamples, we measured the seismic wave velocity of the Ryugu samplesusing the pulse transmission method. We found that P- and S-wavevelocities of the Ryugu samples were about 2.1 km/s and 1.2 km/s,respectively. We also estimated Young’s modulus of 6.0 – 8.0 GPa. Acomparison of the derived parameters with those of carbonaceouschondrites showed that the Ryugu samples have a similar elastic propertyto the Tagish Lake meteorite, which may have come from a D-typeasteroid. Both Ryugu and Tagish Lake show a high degree of aqueousalteration and few high-temperature components such as chondrules,indicating that they formed in the outer region of the solar system.
We carried out equilibrium experiments of the CO2-H2O-rhyolite system at 0.1–1.5 GPa and 850 and 1200°C to examine the solubility and speciation of CO2 in high-SiO2 rhyolite (SiO2 > 76 wt%). We observed that both CO2 molecules (CO2mol) and carbonate anions (CO32–) are dissolved in the quenched rhyolitic glasses based on infrared spectroscopy. This result contrasts with the general understanding that high-SiO2 rhyolitic melt dissolves CO2mol only. The concentrations of CO2mol and CO32– were 199–9200 ppm and 58–2100 ppm, respectively, as quantified based on the Beer-Lambert's law and newly determined extinction coefficients of 1192 ± 130 L·cm–1·mol–1 and 91 ± 28 L·cm–1·mol–1 for CO2mol and CO32–, respectively. The water content ranged from 2.6 to 6.1 wt%. Using the thermodynamic analysis, we calculated the partial molar volume of CO2mol to be = 24.9 ± 2.0 cm3/mol and enthalpy of dissolution to be ΔslnH = –22.2 ± 6.3 kJ/mol. Changes in volume and enthalpy upon the formation reaction of CO32– were calculated to be ΔrV = –8.6 ± 0.9 cm3/mol and ΔrH = +1.1 ± 4.4 kJ/mol, respectively.
Oxygen is the third most abundant element in the Universe and the most abundant element of the terrestrial planets. The presence of oxygen in gaseous, ice and dust phases makes oxygen isotopes important tracers of various fractionation processes to form a protoplanetary accretion disk, which are essential for understanding the evolution of building blocks for planet formation. Photodissociation of CO isotopologues in cold interstellar environments forms H2O ice with depletion of 16O component relative to the interstellar CO, but with heritage 17O/18O ratio from the interstellar CO. Dynamic evolution of protoplanetary disk generates H2O enrichments inside snowline of the disk to change from 16O-rich to 16O-poor gaseous environments. Thermodynamics during heating processes reset oxygen isotopic compositions of dust in the disk to the gaseous oxygen isotope values. Therefore, building blocks of planet show oxygen isotope variations with variable 16O component, but with similar 17O/18O ratio each other. Oxygen isotopic compositions of outer planets would be 16O-poor in order of increasing distance from the Sun if outer planet formation started from icy planetesimal accretion.
はやぶさ2以降の宇宙物質サンプルリターンミッションを推進するため,JAXA宇宙研に地球外物質研究グループが2015年度に組織化された.この新グループは,初代はやぶさの時の地球外物質キュレーション施設が行っていた研究者への試料供給サービスに加え,地球外物質を研究する組織を宇宙研内に芽吹かせることを志向している.そのため,世界の類似の組織の模倣ではない,サンプル分析以外の(を超える)研究特徴を持つ世界オンリーワンの地球外物質研究グループ育成を目指す.その対策として,世界のアカデミアコミュニティーとのより強い連携に加え,民間企業との有機的な連携を模索している.本発表では,そのマスタープランを皆様に披露し,皆様からのご意見をいただきたい.
今,あなたが解き明かしたい地球化学は,あなたの実験室の分析装置でできそうですか?どこかの実験室に行けばできそうですか?それとも全く新しい分析装置の発明が必要ですか?この発表では最後の質問に「はい」と答える方と議論したい. なぜ最先端分析装置を越える新しい分析装置を発明したいのか?それは,最先端分析装置を発展させるだけでは解き明かせない新しい地球化学を発見しているからだ.新しい分析装置の開発は,新しい物理と新しい化学のコラボレーションで始まり,発明へと進展する.地球化学の発見が分析装置の発明によりなされることがあることを,同位体顕微鏡を例にして議論する.地球化学の難題は,分析装置発明の原動力になりそうだ.
太陽系の起源の研究法として宇宙物質を実験室で分析する方法がある.宇宙物質は微細な組織を持っているため顕微鏡法が非常に有効な手段である.また,宇宙においては物質間の同位体組成の違いが顕著である場合が多いため,同位体は物質の起源や進化のトレーサーとして有効である.同位体は質量分析法により測定されるが微細構造を持つ物質には適用が限られていた.最近,同位体顕微鏡という装置が開発され質量分析法と顕微鏡法が融合した.それにより,同位体をトレーサーとして微細組織の形成を可視化し,解析できるようになった.本稿では,同位体顕微鏡により初めて明らかになった太陽系最古の物質,恒星の残骸物質,分子雲の氷の化石の研究について解説する.
小惑星はやぶさが持ち帰った宇宙試料を分析するために,Gaイオン粒子でスパッタされた2次中性粒子をフェムト秒レーザーでイオン化する質量分析法を開発してきた.質量分析には多重周回飛行時間型質量分析器を用いている.現在,サンプル上で40nmの空間分解能とHeなどの希ガスを含む全元素のポストイオン化に成功している.本分析法を宇宙試料に適用することにより,太陽系誕生時の太陽活動の記録や太陽系誕生以前に形成した微粒子の年代測定が可能になると考えられる.