[P-PS07] 惑星科学

[PPS07-10] 外惑星環境を模擬したSO₂とC₂H₄霜の紫外線照射実験及び中間赤外イメージング測定

*古賀 亮一¹、根岸 昌平¹、趙 彪¹、李 源¹、伊藤 文之²、今井 正尭³、笠羽 康正⁴、平原 靖大¹ (1.名古屋大学 環境学研究科、2.産業技術総合研究所、3.京都産業大学、4.東北大学)

キーワード：イオ、中間赤外、実験室実験

木星衛星イオは火山活動が活発な天体であり、SO₂を主成分(~90%)とした希薄な硫黄酸化物大気(~10^-3 Pa)とSO₂の霜に覆われている。これまでにガリレオ及びJUNO探査機によって、イオ表面の霜の大きさの不均一性、および多様な固体分子(e.g. ClSO₂, Cl₂SO₂, H₂S)の吸収と思われる特徴が観測された。C₂H₄はタイタンや冥王星などの外惑星天体で霜や大気中の霧の形で存在していることが観測で明らかにされている。その一方で、太陽紫外線による表面の”固体”のSO₂・C₂H₄の化学反応や結晶成長の過程は明らかになっていない。この研究では低温の大気、表面霜、紫外線照射を再現した実験室測定を行い、将来的に地上観測結果と比較することが可能な中間赤外スペクトルが得ることを目的とする。
本研究では准共通光路波面分割型位相シフト干渉法（Qi et al., 2015）に基づくイメージングフーリエ変換中間赤外分光器を用い、波長分解能R=100, 空間分解能12 μm, 直径3 mmの範囲でこれらの分子の空間二次元の透過吸収スペクトルを測定した。実験は液体窒素デュアーに小型の真空チャンバー内が接続しているクライオスタットを用いて以下の手順で行う。(1)チャンバー内を~10^-3 Paまで減圧、(2)赤外透過ZnSeサンプルステージ温度を90 Kまで冷却、(3)減圧を停止して、Ar希釈SO₂または純粋なC₂H₄ガスをZnSeに噴霧、(4)ガスの導入後15分ほど放置したあと減圧し、サンプルステージ上に堆積したSO₂凝縮物の吸収スペクトルを測定。(4)の過程は繰り返し行う。これまでのSO₂基準振動モードに起因する固体振動バンド(7.4 μm, 8.7 μm)のアニーリング実験・中間赤外測定結果は根岸他の発表で示している。この研究ではこれらの実験過程に加えて、200-300 nmまで連続スペクトルを持つD₂ランプを光源にして、紫外線を照射しつつ、in-situで中間赤外線領域に現れる振動スペクトルの変化を測定する。紫外線の照射時間及び霜の堆積量を調整することで、紫外線照射の強度・時間とSO₂・C₂H₄の霜の構造変化との関係性を明らかにする。