Elucidation of "nitrogen-cycle" and its long-term evolution on Martian surface

火星表面“氮循环”及其长期演化的阐明

• 批准号: 21H01149
• 负责人: 小池 みずほ
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01149/
• 关键词: 火星; 窒素の循環; 惑星表層環境; 化学種解析; 同位体分析; 窒素の循環と進化; 火星隕石; 火星アナログ試料; 窒素化学種; 局所非破壊分析; 火星表層環境; 隕石; 窒素同位体; 局所分析

本研究の目的は、火星における窒素の循環メカニズムの解明と、その変遷プロセスの追跡である。太古の火星は現在に比べ湿潤・還元的であり、生命誕生前の地球同様に無生物的な窒素循環が卓越していた可能性がある。火星隕石などの岩石試料には、かつての表層水や土壌の地球化学情報が記録されていると期待される。本研究では、火星試料から太古の窒素の挙動を制約するために、様々な時代を反映する火星隕石を対象に、[1]どこに・どのような窒素化学種が存在するかを調べ、[2]その窒素同位体比を明らかにする。あわせて、[3]火星表層環境での窒素同位体分別を評価する。本年度研究において、上記[1]-[3]すべての研究計画の要となる、[0]クリーン環境下での試料準備法をまず確立した。独自の汚染低減プロトコルを作成・改良することで、火星隕石中のごく微量な窒素を検出可能にした。さらに、[1]窒素化学種分析について、本年度中に大型放射光施設SPring-8の軟X線ビームラインBL27SUでのビームタイムを頂き、5種類程度の火星隕石、および、形成環境が火星と類似していると思われる地球岩石試料（火星アナログ試料）の窒素を測定した。その結果、隕石試料ごとに窒素の化学種と濃度にばらつきが見られることが判明した。一方、火星アナログ試料では局所的にアンモニウムなどの還元的な窒素が濃集していることが明らかとなった。形成年代が同一の火星隕石であっても、それぞれの母岩がおかれた環境（火星上での形成場や水質変成、衝撃変成などの諸条件）に応じて、異なる窒素リザバーを記録してきたものと予想される。

这项研究的目的是阐明火星上氮循环的机制并跟踪其过渡过程。古代火星比今天更加潮湿和还原，而且无生命的氮循环可能是优越的，就像生命诞生之前的地球一样。预计岩石样品（例如火星陨石）包含有关以前的地表水和土壤的地球化学信息。在这项研究中，为了限制火星样品中古代氮的行为，我们研究了反映各种时代的火星陨石中存在哪种氮种，[2]阐明了它们的氮同位素比。另外，[3]评估了火星表面环境中的氮同位素分馏。在今年的研究中，我们首先建立了一种在清洁环境中准备样品的方法，这是以上所有[1] - [3]研究计划的关键。通过创建和改善自己的减少污染方案，我们使在火星陨石中检测到很少的氮是可能的。此外，关于对氮种的分析，在今年，我们在大型同步子辐射设备Spring-8上在软X射线梁BL27SU上获得了光束时间，并在大约五种类型的火星陨石和地球岩石样品（MARSAMEOG样品）中测量了氮，这些氮被认为具有类似的形成。结果，发现对于每个陨石样品，可以看到化学物种和氮浓度的变化。另一方面，已经揭示了还原性氮（例如铵）在火星模拟样品中局部集中。即使火星陨石的地层日期相同，也预计已经根据每个宿主岩石所在的环境（例如火星上的地层，水质和撞击变形）记录了不同的氮储层。

项目成果

Uranium-lead dating of zircon and phosphate minerals in a highly-shocked eucrite Northwest Africa 13166

西北非 13166 高度震动的锂辉石中锆石和磷酸盐矿物的铀-铅定年

• 发表时间: 2022
• 作者: Sumiya;Y.;Koike;M.;Onishi;K.;Kurokawa;A.;Takahata;N.;Asanuma;H.;and Sano;Y.
• 通讯作者: Y.

The Mars system revealed by the Martian Moons eXploration mission

• DOI: 10.1186/s40623-021-01417-0
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Earth, Planets and Space
• 作者: K. Ogohara;H. Nakagawa;S. Aoki;T. Kouyama;T. Usui;N. Terada;T. Imamura;F. Montmessin;D. Brain;A. Doressoundiram;T. Gautier;T. Hara;Y. Harada;H. Ikeda;M. Koike;F. Leblanc;R. Ramirez;E. Sawyer;K. Seki;A. Spiga;A. Vandaele;S. Yokota;A. Barucci;S. Kameda

火星の表層環境史解明に向けた局所窒素化学種解析

当地氮形态分析以阐明火星表面环境的历史

• 发表时间: 2022
• 作者: 大西健斗;小池みずほ;黒川愛;住谷優太;中田亮一;菅原春菜;臼井寛裕
• 通讯作者: 臼井寛裕

A New Constraint on the Physicochemical Condition of Mars Surface during the Amazonian Epoch Based on Chemical Speciation for Secondary Minerals in Martian Nakhlites

基于火星 Nakhlite 次生矿物化学形态对亚马逊时期火星表面物理化学条件的新约束

• DOI: 10.3390/min11050514
• 发表时间: 2021
• 期刊: Minerals
• 影响因子: 2.5
• 作者: Suga Hiroki;Suzuki Keika;Usui Tomohiro;Yamaguchi Akira;Sekizawa Oki;Nitta Kiyofumi;Takeichi Yasuo;Ohigashi Takuji;Takahashi Yoshio
• 通讯作者: Takahashi Yoshio

EXAFS Determination of Clay Minerals in Martian Meteorite Allan Hills 84001 and Its Implication for the Noachian Aqueous Environment

EXAFS 测定火星陨石 Allan Hills 84001 中的粘土矿物及其对诺亚水环境的意义

• DOI: 10.3390/min11020176
• 发表时间: 2021
• 期刊: Minerals
• 影响因子: 2.5
• 作者: Nakada Ryoichi;Tanabe Gaku;Kajitani Iori;Usui Tomohiro;Shidare Masashi;Yokoyama Tetsuya
• 通讯作者: Yokoyama Tetsuya