原始太陽系条件下での地球惑星物質の反応カイネティクス実験

原始太阳系条件下地球和行星物质的反应动力学实验

• 批准号: 00J08091
• 负责人: 橘 省吾
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J08091/
• 关键词: 原子太陽系; 化学進化; 蒸発・凝縮カイネティクス; 同位体分別; 金属鉄; 硫化鉄; 短寿命放射性核種; 二次イオン質量分析計

固相-気相間の反応カイネティックパラメータを理解することを目的とし,鉄蒸気存在下での金属鉄の蒸発実験や,二次イオン質量分析計を用いた実験生成物の同位体分析をおこなった.異なる鉄蒸気雰囲気下で蒸発させた実験試料の鉄同位体分別のパターンを,拡散律速同位体分別モデルでフィッティングした.フィッティングで得られた同位体分別の鉄蒸気圧力依存性と,試料の蒸発速度の鉄蒸気圧力依存性から,カイネティックパラメータの蒸発・凝縮系数には,圧力依存性があり,非平衡条件下ではそれぞれが異なる値を明らかにした.これまで,蒸発・凝縮係数は非平衡条件下でも等しいと仮定されてきたが、それを覆す結果であり、物質科学においても非常に重要である.また,原始太陽系化学進化を調べる際に、天然試料から年代の情報を引き出すことは大変重要である.原始太陽系の年代情報を引き出すのに有効な手段は,現在は消滅してしまった短寿命放射性核種を測定することである.始原的隕石コンドライト中のトロイライト(FeS)に,^<60>Fe(半減期150万年)が存在した証拠を,二次イオン質量分析計を用いた微小部分析で発見した.コンドライトの中の^<60>Feの発見は,世界で初めてで,それらのトロイライトが太陽系の誕生から,約150万年以内に形成されたことがわかった,また,分析値から推定された太陽系誕生時の^<60>Feの存在量は,^<60>Feが超新星爆発によって原始太陽系にもたらされた可能性を示唆するものであった.この結果は,原始太陽系年代学のみならず,恒星内での元素合成モデルにも大きな貢献が期待できる.

目的是了解固体和气体相之间的反应动力学参数，并在使用二级离子质谱仪对实验产物的铁蒸气和同位素分析的情况下进行了实验铁蒸发实验。使用扩散控制的同位素分馏模型拟合了在不同铁蒸气大气下蒸发的实验样品的铁同位素分馏的模式。基于通过拟合和样品的蒸发速率获得的同位素分馏的铁蒸气压依赖性，确定动力学参数的蒸发和凝结系统的数量被确定为压力依赖性，并且在非平衡条件下揭示了不同的值。到目前为止，已经假定即使在非平衡条件下，蒸发和缩合系数也相等，但是这种结果会推翻这一点，并且在材料科学中非常重要。此外，在检查原始太阳系的化学演化时，我们使用了有关天然样品年龄的信息。提取原始太阳系的年代信息非常重要。提取原始太阳系时间顺序信息的有效方法是测量现在消失的短寿命放射性核素。我们通过使用二级离子质谱仪进行了Micropart分析，发现了 ^<60> Fe（半衰期为150万年）的证据。在软骨中发现 ^<60> fe是世界上第一个发现，发现这些卫队是在太阳系出生后约150万年内形成的。此外，从分析值估计的太阳系诞生时 ^<60> fe的丰度表明，超新星爆炸可能已将 ^<60> fe带到原始的太阳系。可以预期，该结果不仅会促成原始太阳系年代的年代学，还为恒星内的元素合成模型做出贡献。

项目成果

Hua X., Huss G.R., Tachibana S., Sharp T.G.: "Oxygen isotopic compositions of fayalite in the Kaba CV3 carbonaceous chondrite"Lunar Planet Sci.. 33. 1702 (2003)

Hua X.，Huss G.R.，Tachibana S.，Sharp T.G.：“Kaba CV3 碳质球粒陨石中铁橄榄石的氧同位素组成”月球行星科学. 33. 1702 (2003)

Tachibana S., Ozawa K., Nagahara H., Huss G.R.: "Isotopic fractionation of iron during evaporation of Fe metal in the presence of back reaction"Meteoritics Planet Sci.. 66. 713-728 (2002)

Tachibana S.、Ozawa K.、Nagahara H.、Huss G.R.：“在存在逆反应的情况下铁金属蒸发过程中铁的同位素分馏”Meteoritics Planet Sci.. 66. 713-728 (2002)

Huss G.R., Hutcheon I.D., Krot A.N., Tachibana S.: "Oxygen isotopes in refractory inclusions from the Adelaide carbonaceous chondrite"Lunar Planet Sci.. 33. 1802 (2003)

Huss G.R.、Hutcheon I.D.、Krot A.N.、Tachibana S.：“阿德莱德碳质球粒陨石的难熔包裹体中的氧同位素”月球行星科学 33. 1802 (2003)

Nakamono T., Kita N.T., Tachibana s.: "Heating energy input rate for chondrule forming region and its evolution"Lunar Planet Sci.. 33. 1323 (2003)

Nakamono T.、Kita N.T.、Tachibana s.：“球粒形成区域的加热能量输入率及其演化”Lunar Planet Sci.. 33. 1323 (2003)

橘 省吾: "実験室に原始太陽系をつくる-原始太陽系での蒸発。凝縮-"岩石鉱物科学. 31. 208-220 (2002)

Shogo Tachibana：“在实验室中创建原始太阳系 - 原始太阳系中的蒸发和凝结 -”岩石和矿物科学。 31. 208-220 (2002)。