Laser-driven shock compression experiments for time-evolution analysis of impact-induced melting process

46億年の昔、原始の太陽をとりまく星雲の中で無数の小天体が衝突と合体を繰り返して惑星、衛星、小惑星が成長した。そこでは強い圧縮と加熱が同時に引き起こされ、その過程が惑星構成物質の事後の状態に大きな影響を与えた。そのなかでも衝突が誘起する融解の現象は、隕石のショックベインなどの特徴的な組織の生成や、コンドリュールのもとのマグマ、特異な高密度鉱物などの生成の原因となったと考えられてきた。本研究課題では、この衝突融解の現象を高強度レーザー駆動の手法で再現し、その時間進展をX線自由電子レーザーで回折計測することを通して、初期太陽系の物質進化史の重要な部分を復元することを試みている。この研究目標を達成するために本年度もSACLA施設での高強度レーザー駆動の衝撃圧縮実験を行い、多様な衝突融解現象を計測した。圧縮されるターゲットの構成を最適化することなどにより、ハイパワーレーザー駆動圧縮の圧力値の再現性と、その光学計測の精度が昨年度よりもさらに向上した。新たな試料種として、ゲルマニウム酸化物ガラスを事前に実験室で合成した上で実験に供した。この試料種においてはGe原子がケイ酸塩のSi原子と同じ4配位型の電子配置を有するが、前者の高配位への変化は後者よりも低い圧力で起こる。これまでに進めてきた後者への実験の手法を応用することで、前者についても衝突融解に至る構造進展の計測を初めて実現することができた。以上に加えてさらに、物質・材料研究機構において火薬銃駆動の衝撃圧縮回収実験を行った。得られた試料の予察的な微小領域X線回折計測によって6配位型高密度構造の生成を確認した。このように本年度は衝突融解現象の進展を捉えた多数の実験結果を新たに得ており、これを前年度までに行った光学計測・X線回折計測の結果と組み合わせた解析も進展している。

46億年の昔、原始の太陽をとりまく星雲の中で無数の小天体が衝突と合体を繰り返して惑星、衛星、小惑星が成長した。そこでは強い圧縮と加熱が同時に引き起こされ、その過程が惑星構成物質の事後の状態に大きな影響を与えた。そのなかでも衝突が誘起する融解の現象は、隕石のショックベインなどの特徴的な組織の生成や、コンドリュールのもとのマグマ、特異な高密度鉱物などの生成の原因となったと考えられてきた。本研究課題では、この衝突融解の現象を高強度レーザー駆動の手法で再現し、その時間進展をX線自由電子レーザーで回折計測することを通して、初期太陽系の物質進化史の重要な部分を復元することを試みている。この研究目標を達成するために本年度もSACLA施設での高強度レーザー駆動の衝撃圧縮実験を行い、多様な衝突融解現象を計測した。圧縮されるターゲットの構成を最適化することなどにより、ハイパワーレーザー駆動圧縮の圧力値の再現性と、その光学計測の精度が昨年度よりもさらに向上した。新たな試料種として、ゲルマニウム酸化物ガラスを事前に実験室で合成した上で実験に供した。この試料種においてはGe原子がケイ酸塩のSi原子と同じ4配位型の電子配置を有するが、前者の高配位への変化は後者よりも低い圧力で起こる。これまでに進めてきた後者への実験の手法を応用することで、前者についても衝突融解に至る構造進展の計測を初めて実現することができた。以上に加えてさらに、物質・材料研究機構において火薬銃駆動の衝撃圧縮回収実験を行った。得られた試料の予察的な微小領域X線回折計測によって6配位型高密度構造の生成を確認した。このように本年度は衝突融解現象の進展を捉えた多数の実験結果を新たに得ており、これを前年度までに行った光学計測・X線回折計測の結果と組み合わせた解析も進展している。