氷衛星内部におけるリンの存在状態の解明：生命を育む衛星の形成環境

土星の衛星エンセラダスやタイタン、木星の衛星エウロパやガニメデなどの天体は、氷で覆われた表面と岩石組成のマントル/コアの間に液体の海が存在すると考えられている。このような氷衛星の内部海は、地球外生命生息地の有力候補の一つとして、近年特に注目を集めている。本研究の目的とする、氷天体の岩石層から内部海へのリンの供給メカニズムを解明し、「氷衛星の内部海は生命に適した環境か?」という問いに答えるために、実験・理論の両面から研究を進めた。氷衛星の岩石層からリンが内部海に溶出可能かどうかを研究するためには、リンがどのような鉱物形態として存在するかを調べることが非常に重要である。そのためには、氷衛星が集積熱や放射性核種の崩壊熱によって分化する際に、内部に含まれるリンの形態がどのように変化するかについて明らかにする必要がある。よって、初年度は、氷衛星の内部の環境を模した高温・高圧条件を再現し、鉱物の生成実験を行った。隕石組成の試料を用意し、まずは反応に適した温度や必要な反応時間を調べるための実験を行った。そして、出発物質の組み合わせを変えた高温・高圧実験を行い、生成物中のリンの状態を分析した。また、衛星の形成時期や形成環境の温度や宇宙線飛来状況を調べるために、理論的な研究も行った。衛星の形成環境である周惑星円盤の温度・面密度の時間変化をその母天体である原始惑星系円盤の進化を考慮しながら計算した。

土星の衛星エンセラダスやタイタン、木星の衛星エウロパやガニメデなどの天体は、氷で覆われた表面と岩石組成のマントル/コアの間に液体の海が存在すると考えられている。このような氷衛星の内部海は、地球外生命生息地の有力候補の一つとして、近年特に注目を集めている。本研究の目的とする、氷天体の岩石層から内部海へのリンの供給メカニズムを解明し、「氷衛星の内部海は生命に適した環境か?」という問いに答えるために、実験・理論の両面から研究を進めた。氷衛星の岩石層からリンが内部海に溶出可能かどうかを研究するためには、リンがどのような鉱物形態として存在するかを調べることが非常に重要である。そのためには、氷衛星が集積熱や放射性核種の崩壊熱によって分化する際に、内部に含まれるリンの形態がどのように変化するかについて明らかにする必要がある。よって、初年度は、氷衛星の内部の環境を模した高温・高圧条件を再現し、鉱物の生成実験を行った。隕石組成の試料を用意し、まずは反応に適した温度や必要な反応時間を調べるための実験を行った。そして、出発物質の組み合わせを変えた高温・高圧実験を行い、生成物中のリンの状態を分析した。また、衛星の形成時期や形成環境の温度や宇宙線飛来状況を調べるために、理論的な研究も行った。衛星の形成環境である周惑星円盤の温度・面密度の時間変化をその母天体である原始惑星系円盤の進化を考慮しながら計算した。