【プレスリリース】小惑星リュウグウは彗星の近くで誕生~内側太陽系から外側太陽系へと旅した高温鉱物をリュウグウから多数発見~

共同プレスリリース
橘 省吾(宇宙惑星科学機構 教授/JAXA宇宙科学研究所 特任教授)
飯塚 毅(地球惑星科学専攻 准教授)

北海道大学大学院理学研究院の川﨑教行准教授及び圦本尚義教授、京都大学白眉センターの松本徹特定助教、東京工業大学理学院地球惑星科学系の横山哲也教授、東京大学大学院理学系研究科の橘省吾教授らの研究チームは、宇宙航空研究開発機構の小惑星探査機「はやぶさ2」がC型小惑星「リュウグウ」から採取したサンプル中に、初期太陽系の高温環境で形成した鉱物を多数発見しました。

これまでの「はやぶさ2」初期分析により、「リュウグウ」はイヴナ型炭素質隕石に類似した物質であり、主に低温(約40℃)の水溶液からの析出物で構成されることが分かっていました。研究チームは、「リュウグウ」及びイヴナ型炭素質隕石から、高温環境(1000℃以上)で形成した鉱物を新たに多数見つけ出し、そのうち40粒子について、北海道大学の同位体顕微鏡(二次イオン質量分析計)を用いた分析を行い、その起源を特定しました。その結果、「リュウグウ」及びイヴナ型炭素質隕石の高温鉱物は、起源の異なる2種にはっきりと分けられました。それら高温鉱物は、内側太陽系の高温環境で形成した後、外側太陽系まで輸送され、「リュウグウ」及びイヴナ型炭素質隕石の母天体に集積したことが分かりました。

また、2種の高温鉱物の存在比率は、通常の炭素質隕石とは大きく異なっていただけでなく、米国NASAが2004年にスターダストミッションでヴィルド第2彗星から採取したサンプルと非常に似通っていました。このことから、「リュウグウ」及びイヴナ型炭素質隕石は、通常の炭素質隕石の母天体よりも太陽から遠い、彗星により近い領域で形成したことが分かりました。

https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/12/post-1148.html

詳細については、以下をご参照ください。

図:現在のリュウグウとヴィルド第2彗星の公転軌道は異なっている。しかし、天体に含まれている高温鉱物の酸素同位体組成は、両者の形成場所が近かったことを示唆している。

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【プレスリリース】日焼けで隠された水に富む小惑星リュウグウの素顔

共同プレスリリース
橘 省吾教授、瀧川 晶准教授、諸田 智克准教授、杉田 精司教授、古屋 静萌特任専門職員

太陽系の大気のない天体表面は、マイクロメテオロイドが秒速10キロメートルを超えるような速度で衝突、太陽からのプラズマの流れである太陽風の照射、さらには、太陽及び銀河宇宙線の照射に常に曝されている非常に厳しい環境にあります。これらの影響で、大気(と磁場)のない天体の表面の化学組成、構造、そして、光学的特性が徐々に変わっていることが知られています。この変化を宇宙風化といいます。小惑星リュウグウは、内部太陽系の小天体で最も多いC型小惑星に属しています。「はやぶさ2」によるリュウグウからのサンプルリターンは、このC型小惑星の特徴を実験室で研究する初めての機会を与えてくれました。宇宙風化による試料の表面の変化は、今まで地球に持ち帰られた月やS型小惑星イトカワの試料で研究されてきました。これらの試料は、基本的にヒドロキシ基(OH)や水分子(H2O)を含まない無水鉱物からできています。一方、C型小惑星であるリュウグウは、そのもととなる天体ができたときに、鉱物、有機物、氷が集積し、その後、氷が融解して鉱物が水と大規模に反応しました。この天体が、他の天体の衝突で破壊されてできた破片が集まって現在のリュウグウができました。このため、リュウグウの物質は、層状珪酸塩鉱物という粘土鉱物の仲間を大量に含んでいます。宇宙風化が検出できたリュウグウ粒子(本研究では「砂」サイズの試料を分析しているため、サンプルを粒子と表すことにします)には、層状珪酸塩鉱物の結晶構造が壊れてしまっているものと、層状珪酸塩鉱物が部分的に融けているものがありました。どちらの場合でも、層状珪酸塩鉱物に含まれていた3価の鉄イオンが2価に還元されていました。また、層状珪酸塩鉱物に含まれるヒドロキシ基が失われていました。これは、リュウグウ粒子表面から水が取り去られたことを意味します。特に、層状珪酸塩鉱物が部分的に融けた場合、脱水反応は顕著でした。これらの結果は、C型小惑星における宇宙風化では、小惑星リュウグウの表面に存在している層状珪酸塩鉱物の脱水が大きく寄与していることを示しています。「はやぶさ2」が測定した、2.7ミクロンの波長の光の吸収が弱い小惑星の反射スペクトルは、ヒドロキシ基が少ないことを示しています。C型小惑星一般においても、2.7ミクロンの吸収帯が弱い天体は、天体全体で揮発性物質が失われたというよりも、宇宙風化によって引き起こされた脱水の程度を示しているのかもしれません。

https://www.jaxa.jp/press/2022/12/20221220-1_j.html

詳細については、以下をご参照ください。

図:小惑星リュウグウの宇宙風化組織 点線より右側は太陽風照射による宇宙風化(Smooth layer)を受けた部分、点線より左側は、メテオロイド衝突による宇宙風化(Frothy layer)を受けた部分です。Frothy layerは表面数ミクロンが融けて泡立っています。Frothy layerには、後に近くから飛来し付着した岩石の溶融物が薄く張り付いています(Melt splash)。このように、リュウグウの複雑な歴史が読み取れます。走査電子顕微鏡で撮影した反射電子像です。

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【プレスリリース】リュウグウの銅・亜鉛同位体分析が解き明かす地球の揮発性物質の起源 -太陽系の果てで生まれたリュウグウ的物質は地球にも存在する-

共同プレスリリース
橘 省吾(宇宙惑星科学機構 教授/JAXA宇宙科学研究所 特任教授)
飯塚 毅(地球惑星科学専攻 准教授)

東京工業大学 理学院 地球惑星科学系の横山哲也教授、北海道大学大学院理学研究院の圦本尚義教授、東京大学大学院理学系研究科の橘 省吾教授らの研究グループは、Cb型小惑星「リュウグウ」の銅および亜鉛の同位体組成を測定し、太陽系外縁部に由来するリュウグウ的な物質が地球にも存在し、それは地球質量の約5%に相当することを突き止めた。

リュウグウ試料の初期分析により、Cb型小惑星「リュウグウ」はイヴナ型炭素質隕石に似た化学組成・同位体組成を持つことが明らかとなった。しかし、これまでに測定された同位体組成は難揮発性元素(チタン・クロム・鉄)や揮発性の高い元素(酸素など)であり、地球の形成過程を議論する上で重要な中程度の揮発性を持つ元素に関しては、同位体組成に関する情報がなかった。

研究グループは、中程度の揮発性元素である銅および亜鉛の同位体組成を測定し、リュウグウとイヴナ型炭素質隕石の分析値が一致することを明らかにした。また、リュウグウとイヴナ型炭素質隕石の銅および亜鉛の同位体組成は、他の炭素質隕石と明らかに異なることもわかった。これは、リュウグウのチタン・鉄・クロムの同位体分析から得られた結論、すなわち、「リュウグウとイヴナ型炭素質隕石が他の隕石とは全く異なる場所で生まれた」という考察と整合する。さらに、リュウグウと地球の亜鉛同位体組成を比較した結果、地球に存在する亜鉛の約30%はリュウグウ的物質に由来すると推察された。このことから、リュウグウが生まれた太陽系外縁部に存在していた物質が地球の形成にも寄与しており、その量は地球質量の約5%であると予想される。

https://www.titech.ac.jp/news/2022/065502

詳細については、以下をご参照ください。

図:リュウグウ試料(Ryugu)、イヴナ型炭素質隕石(CI, 紫の範囲内)、およびその他の炭素質隕石(C-ung, CM, CV, CO)の銅および亜鉛同位体組成。リュウグウとイヴナ型炭素質隕石は誤差の範囲内で同一の同位体組成を持つが、その他の炭素質隕石は異なる同位体組成を持つことがわかる。Alais、Orgueil、Tarda、Murchison、Allendeはそれぞれ隕石名。(© Paquet et al., 2022を一部改変)。

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