生命誕生期の地球大気の化学組成に天体衝突が及ぼす影響に関する実験的研究

生命诞生过程中天体碰撞对地球大气化学成分影响的实验研究

• 批准号: 15740268
• 负责人: 杉田 精司
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740268/
• 关键词: 高速衝突物理; 高速化学反応; 発光分光学; 衝突蒸気雲; 衝突閃光; 原子スペクトル; 生命の起源; 初期地球進化

研究計画最終年度の今年度においては、衝突蒸気雲の様々な力学進化段階における化学反応を総合的に評価し、最終的にどのような化学種が生成するのかを推定することを中心に研究を進めた。具体的には、天体衝突による衝突蒸気雲の生成過程(初期温度圧力の決定)、蒸気雲内での水と金属の化学反応過程、金属元素の凝縮過程、金属微粒子の上での二酸化炭素と水素の反応過程(フィッシャー=トロプッシュ反応)、蒸気雲の浮力による上昇過程の5つの過程について考察を行った。評価の結果、隕鉄質の天体が原始地球上の海あるいは氷河に高速衝突した場合には、水と金属鉄の化学反応により大量の水素ガスが生成すること、その際鉄原子のほとんどは酸化されてFeOとして凝縮すること、ニッケルはほとんど酸化されずに金属のまま凝縮すること、凝縮温度はFeOの方が高く、FeOの核の周りにニッケルの薄い層が出来る可能性が高いこと、蒸気雲の浮力による上昇速度は十分遅くニッケルの表面で大気中の二酸化炭素と蒸気雲中の水素が触媒反応して大量のメタンが生成される可能性が高いことなどが判明した。この結果は、天体衝突によって生命誕生期の地球にメタンが大量に供給される可能性が高いことを示唆している。また、同様の現象は、隕石重撃期の火星についても起きる可能性は高い。もしこの現象が起きれば、メタンの強力な温室効果により、火星の温暖湿潤気候を一時的に作り出すことができたはずである。これは、火星の古気候を考える上で非常に重要な地質学的プロセスである。

The final year of the research project is the current year, conflict steam clouds, mechanical evolution stage, chemical reaction, etc. The final evaluation of the chemical species and the estimation of the final chemical species are based on the research progress of the center. Specifically, the formation process of vapor clouds caused by celestial collisions (determined by the initial temperature and pressure), the chemical reaction process of water and metal in vapor clouds, the condensation process of metal elements, and metal microorganisms. The reaction process of diacidized carbon and hydrogen on the particles (フィッシャー=トロプッシュReaction), the buoyancy of the steam cloud, the rising process of the 5 つ の process, the を line っ た. The results of the evaluation, meteorites and celestial bodies on the primitive earth, the sea and glaciers, high-speed collisions and occasions, water and metal iron, chemical reactions, and a large amount of hydrogen, and the production of waterすること、その极鄄atomicのほとんどは acidification されてFeOとしてcondensationすること、ニッケルはほとんどAcidified されずにmetal のままcondensed すること, the condensation temperature of FeO is high, the core of FeO is thin, the possibility of the layer coming out is high, the buoyancy of the steam cloud is very high, the rising speed is very high遅くニッケルの大気中のdiacidated carbon とvaporized 気中的hydrogen がcatalyst reaction応してA large amount of のメタンがgenerates されるThe probability is high and いことなどがIt is clear that した.このRESULT は、celestial conflict によってThe birth period of life のEARTH にメタンがa large amount of にsupply される possibility が高いことをshows 唆している.また、同様のphenomenonは、The possibility of Mars についてもrise in the meteorite re-attack period is high.もしこのphenomenonがriseきれば,メタンのstrong greenhouse effectにより, Marsのwarm and humid climateをtemporaryに出すことができたはずである. This is a very important geological study of the ancient Mars chronology.

项目成果

Real-time detector for hypervelocity microparticles using piezoelectric material

使用压电材料的超高速微粒实时探测器

• 发表时间: 2004
• 期刊: Advances in Space Research 34
• 作者: Miyachi;T.;N.Hasebe;H.Ito;T.Masumura;H.Okada;H.Yoshioka;K.Nogami;T.Iwai;H.Shibata;Y.Hamabe;S.Sasaki;S.Sugita;S.Hasegawa;H.Yano;H.Ohashi.K.Muranaga;M.Sato;T.Tou
• 通讯作者: T.Tou

S.Sugita, P.H.Schultz: "Interaction between Impact-Induced Vapor Clouds and the Ambient Atmosphere 2 : Theoretical modeling"Journal of Geophysical Research. 108・E6. doi:10.1029/20 02JE001960 (2003)

S. Sugita，P. H. Schultz：“撞击引起的蒸气云与环境大气之间的相互作用 2：理论建模”地球物理研究杂志 108・E6 doi：10.1029/20 02JE001960（2003）

The effect of thermal decomposition of silicate on carbon chemistry in impact vapor plumes 1 : Effect of impact size

硅酸盐热分解对撞击蒸气羽流中碳化学的影响 1：撞击尺寸的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 37th ISAS Lunar Planetary Symposium 37(印刷中)
• 作者: Ishibashi;K.;S.Ohno;S.Sugita;T.Kadono;T.Matsui
• 通讯作者: T.Matsui

Sekine.Y., S.Suigta, T.Kadono, T.Matsui: "Methane production by large iron meteoritic impacts"Journal of Geophysical Research. 108・E7. doi:10.1029/20 02JE002034 (2003)

Sekine.Y.、S.Suigta、T.Kadono、T.Matsui：“大型铁陨石撞击产生的甲烷”地球物理研究杂志 108・E7。 doi：10.1029/20 02JE002034（2003）

Cratering experiments under micro gravity conditions

微重力条件下的弹坑实验

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 37th ISAS Lunar Planetary Symposium 37(印刷中)
• 作者: Takagi;Y.;S.Hasegawa;K.Teramoto;H.Yano;M.Abe;S.Yamamoto;S.Sugita
• 通讯作者: S.Sugita