HED隕石の高精度年代測定により解き明かす原始地球型小惑星ベスタの初期分化過程

2021年度は、Sm-Nd年代測定法をHED隕石に適用するための実験手法の開発を行なった。Sm-Nd年代測定法では、146Smの壊変に由来するppmレベルの微小な142Ndの同位体過剰を検出する必要がある。そのためには、Nd同位体比測定を行なう前段階で、142Ndの同重体を持つ元素であるCeを試料から除去する必要がある。本研究では、Lnレジンを用いた抽出クロマトグラフィ法を用いて、CeとNdを分離する方法を検討した。まず、Lnレジンと塩酸を用いて分離の検討を行なった。用いる塩酸の濃度と量について詳細に検討した結果、0.15 mol/Lの塩酸を用いることで、クロマトグラム上で最も効率よくCeとNdを分離できることを確認した。しかしながら、この方法ではCeの溶離ピークに原因不明のテーリングが生じてしまい、それに続くNdに全量の0.1％程度のCeが残存してしまった。このCeの残存量は、ppmレベルの変動を検出する142Nd同位体分析においては致命的な同位体干渉を生じる。このことから、Lnレジンと塩酸の単純な組み合わせではCeとNdを十分に分離することは困難と判断し、追加の化学分離手順を検討した。水溶液中のCeとNdは基本的にどちらも三価の陽イオンとして存在するが、酸化的な環境ではCeのみが四価の陽イオンとなる性質があり、これを利用することでCeとNdを効率よく分離することができる。この手法について検討した結果、強力な酸化剤である臭素酸カリウム（KBrO3）を溶解させた濃硝酸溶液とLnレジンを用いることで、CeとNdをほぼ完全に分離できることを確認した。この酸化剤を用いる方法はCeとNdの分離に特化しており、La、Pr、Smなどの周期表上でNdと隣接する他の元素は除去できないが、はじめに検討した塩酸とLnレジンによる方法と組み合わせることで、Ndを他元素からほぼ完全に分離できる。

2021年度は、Sm-Nd年代測定法をHED隕石に適用するための実験手法の開発を行なった。Sm-Nd年代測定法では、146Smの壊変に由来するppmレベルの微小な142Ndの同位体過剰を検出する必要がある。そのためには、Nd同位体比測定を行なう前段階で、142Ndの同重体を持つ元素であるCeを試料から除去する必要がある。本研究では、Lnレジンを用いた抽出クロマトグラフィ法を用いて、CeとNdを分離する方法を検討した。まず、Lnレジンと塩酸を用いて分離の検討を行なった。用いる塩酸の濃度と量について詳細に検討した結果、0.15 mol/Lの塩酸を用いることで、クロマトグラム上で最も効率よくCeとNdを分離できることを確認した。しかしながら、この方法ではCeの溶離ピークに原因不明のテーリングが生じてしまい、それに続くNdに全量の0.1％程度のCeが残存してしまった。このCeの残存量は、ppmレベルの変動を検出する142Nd同位体分析においては致命的な同位体干渉を生じる。このことから、Lnレジンと塩酸の単純な組み合わせではCeとNdを十分に分離することは困難と判断し、追加の化学分離手順を検討した。水溶液中のCeとNdは基本的にどちらも三価の陽イオンとして存在するが、酸化的な環境ではCeのみが四価の陽イオンとなる性質があり、これを利用することでCeとNdを効率よく分離することができる。この手法について検討した結果、強力な酸化剤である臭素酸カリウム（KBrO3）を溶解させた濃硝酸溶液とLnレジンを用いることで、CeとNdをほぼ完全に分離できることを確認した。この酸化剤を用いる方法はCeとNdの分離に特化しており、La、Pr、Smなどの周期表上でNdと隣接する他の元素は除去できないが、はじめに検討した塩酸とLnレジンによる方法と組み合わせることで、Ndを他元素からほぼ完全に分離できる。