原始火星における水-岩石反応に伴う水素の生成量とその同位体比

原始火星には水が存在し、高温の熱水と岩石の反応が起きたとされる。火星表層の岩石や鉱物（かんらん石）の組成が地球の組成と異なるため、その熱水は地球の熱水以上に水素に富んだ可能性がある。水素は生命の代謝に関わる重要な元素であることに加え、昔の火星表層環境にも影響を与えていた可能性がある。しかし、火星表層の水-岩石反応でどの程度水素が供給され、影響を与えたのかは不明な点が多い。そこで本研究の目的は、原始火星熱水系を想定したかんらん石を用いた室内実験を行い、水-岩石反応に由来する熱水組成（特に水素濃度）を明らかにする。今年度では、火星もしくは他天体に存在するような組成のかんらん石がどの程度水素発生するポテンシャルがあるかを実験的に調べるものである。地球上に多く存在するFo90のかんらん石と比較して、よりFeに富むかんらん石が他天体では存在した可能性が示唆されており、今回は原始火星を模した実験を行った。実験で使用するかんらん石の入手に関して、人工合成や地球上に存在する天然鉱物を使用する方法を検討した。Fo90のかんらん石以外の入手は比較的困難で、火星表層でも観測される組成で入手できたFo70のかんらん石ものを使用した。まず、かんらん石の入手及び鉱物記載などを実施した。その後、Fo70程度のかんらん石を使用して、水岩石反応実験を開始した。水岩石反応には非常に長い期間を要する（数か月～１年）。その溶液のサンプリングを定期的に実施し、得られた溶液の分析を行った。水素濃度に関しては、熱力学的な予想とも大きく違わない結果が得られた。300度温度条件下では、現在のところ、Fo70のかんらん石はFo90程度のものよりも高い水素濃度の溶液が生成している。今後、引き続き実験のサンプリング及びほかのかんらん石の組成での実験を実施予定である。

原始火星には水が存在し、高温の熱水と岩石の反応が起きたとされる。火星表層の岩石や鉱物（かんらん石）の組成が地球の組成と異なるため、その熱水は地球の熱水以上に水素に富んだ可能性がある。水素は生命の代謝に関わる重要な元素であることに加え、昔の火星表層環境にも影響を与えていた可能性がある。しかし、火星表層の水-岩石反応でどの程度水素が供給され、影響を与えたのかは不明な点が多い。そこで本研究の目的は、原始火星熱水系を想定したかんらん石を用いた室内実験を行い、水-岩石反応に由来する熱水組成（特に水素濃度）を明らかにする。今年度では、火星もしくは他天体に存在するような組成のかんらん石がどの程度水素発生するポテンシャルがあるかを実験的に調べるものである。地球上に多く存在するFo90のかんらん石と比較して、よりFeに富むかんらん石が他天体では存在した可能性が示唆されており、今回は原始火星を模した実験を行った。実験で使用するかんらん石の入手に関して、人工合成や地球上に存在する天然鉱物を使用する方法を検討した。Fo90のかんらん石以外の入手は比較的困難で、火星表層でも観測される組成で入手できたFo70のかんらん石ものを使用した。まず、かんらん石の入手及び鉱物記載などを実施した。その後、Fo70程度のかんらん石を使用して、水岩石反応実験を開始した。水岩石反応には非常に長い期間を要する（数か月～１年）。その溶液のサンプリングを定期的に実施し、得られた溶液の分析を行った。水素濃度に関しては、熱力学的な予想とも大きく違わない結果が得られた。300度温度条件下では、現在のところ、Fo70のかんらん石はFo90程度のものよりも高い水素濃度の溶液が生成している。今後、引き続き実験のサンプリング及びほかのかんらん石の組成での実験を実施予定である。