彗星塵に含まれる微粒子ＧＥＭＳの再現実験からみる初期太陽系物質の起源

彗星塵には普遍的にGEMS(glass with embedded metal and sulfides)という、100 nm程度の非晶質珪酸塩微粒子が含まれている。GEMSは初期太陽系にありふれた物質と考えられているため、初期太陽系内の物質進化を考える上では鍵となる物質である。本研究では、その形成過程・起源に制限を与えることを目的として、凝縮実験によるGEMSの再現を目指している。本年度では(1)多成分系での凝縮実験とその生成物の３次元観察および組織評価、(2)天然試料(GEMS)の３次元観察と組織・形状評価、(3) GEMS形成・起源モデルの構築を行った。(2)は当初の計画には含まれていなかったが、凝縮実験が想定よりも進展したので、研究目標であるGEMSの形成過程にさらに制約を加えるためおこなわれた。GEMSの３次元観察はこれまでおこなわれておらず、電子線トモグラフィーと２次元の元素像を組み合わせることにより、鉱物の３次元分布をはじめて得ることに成功した。更に集束イオンビーム(FIB)を用いた試料加工とTEMホルダーの改良を行い、完全トモグラフィー撮影にも成功した。その結果、GEMSと凝縮実験生成物の組織が３次元的によく一致すること(金属鉄・硫化鉄の空間分布、粒子サイズ)を確認し、GEMSが高温ガスから凝縮しうることを結論づけるとともに、GEMSの生成・進化の新しいモデルを提案した。

彗星塵には普遍的にGEMS(glass with embedded metal and sulfides)という、100 nm程度の非晶質珪酸塩微粒子が含まれている。GEMSは初期太陽系にありふれた物質と考えられているため、初期太陽系内の物質進化を考える上では鍵となる物質である。本研究では、その形成過程・起源に制限を与えることを目的として、凝縮実験によるGEMSの再現を目指している。本年度では(1)多成分系での凝縮実験とその生成物の３次元観察および組織評価、(2)天然試料(GEMS)の３次元観察と組織・形状評価、(3) GEMS形成・起源モデルの構築を行った。(2)は当初の計画には含まれていなかったが、凝縮実験が想定よりも進展したので、研究目標であるGEMSの形成過程にさらに制約を加えるためおこなわれた。GEMSの３次元観察はこれまでおこなわれておらず、電子線トモグラフィーと２次元の元素像を組み合わせることにより、鉱物の３次元分布をはじめて得ることに成功した。更に集束イオンビーム(FIB)を用いた試料加工とTEMホルダーの改良を行い、完全トモグラフィー撮影にも成功した。その結果、GEMSと凝縮実験生成物の組織が３次元的によく一致すること(金属鉄・硫化鉄の空間分布、粒子サイズ)を確認し、GEMSが高温ガスから凝縮しうることを結論づけるとともに、GEMSの生成・進化の新しいモデルを提案した。