[P-CG21] 惑星大気圏・電磁圏

[PCG21-P03] 塩化マグネシウムへのプラズマ照射実験によるエウロパ表層塩化物塩の寿命評価

*奥本 海友¹、木村 智樹¹、大槻 美沙子¹、星野 亮¹、小林 愛結¹、仲内 悠祐²、土屋 史紀³、丹 秀也⁴、木村 淳⁵ (1.東京理科大学、2.立命館大学、3.東北大学大学院理学研究科惑星プラズマ・大気研究センター、4.国立研究開発法人海洋研究開発機構、5.大阪大学)

キーワード：氷衛星、照射実験

木星の氷衛星であるエウロパは、その内部に液体の水からなる内部海を持つことから生命の存在が示唆されている天体の1つである。内部海から表層への物質の輸送が示唆されており、表層物質の化学組成の理解は、間接的に内部海の化学組成、およびハビタビリティの理解に繋がると考えられている[Schubert et al.2004]。しかし、表層物質は惑星周辺のプラズマ等の照射により組成情報が変性する宇宙風化を経験している[Cooper et al.2001]。この風化により、複数種の物質からなる化学サイクルが発生しており、風化前のエウロパ表層物質の組成は未解明である。現在、内部海由来の表層物質として塩化物塩と硫酸塩が候補として注目されている[Cooper et al.2001]。Otsuki et al. (in prep.)では硫酸塩へのプラズマ照射実験による内部海由来説の検証が行なわれた。宇宙風化による化学サイクルを再現し、MgSO₄の表層枯渇時間や枯渇過程が得られた。実験で得られたMgSO₄の寿命はエウロパ表層年齢[Zahnle et al.2009]と比較すると短く、内部海の噴出が期待される領域でのMgSO₄の存在を示唆する観測[McCord et al.1998]とも整合するため、内部海由来の候補として挙げられている。一方でLiger et al.(2016)では地上大型望遠鏡VLTによる近赤外波長領域の観測結果と室内実験で得られたスペクトルを用いた、数値シミュレーションが行なわれた。内部海の噴出が期待される領域でMgCl₂を含む塩化物塩のスペクトルが確認されたことから、MgCl₂を含む塩化物塩も内部海物質の候補とされている。しかし、塩化物塩の存在が示唆されるものの枯渇過程再現の前例が無く、宇宙風化による化学サイクルや枯渇過程などが不明のため、内部海の塩化物塩濃度等は未解明である。
そこで本研究では、塩化物塩である塩化マグネシウム(MgCl₂)にOtsuki et al. (in prep.)と同条件で電子及び酸素イオンをそれぞれ2.95E+14(/cm²/s), 9.10E+13(/cm²/s)のフラックスで3時間、3.5時間照射し、塩化物塩の化学サイクルを再現した。その結果塩化物塩サンプルからガスの生成が観測され、電子線照射中に全ガス種の合計で3.07E-04 Paから3.45E-03 Paに、酸素線照射中に3.29E-04 Paから9.00E-04 Paに圧力が変化した。中間赤外スペクトルでは硫酸塩のスペクトル変化（7.6μm帯の硫黄同素体ピーク, Otsuki et al. in prep.）と異なり13,6,4㎛付近で非照射に対する照射後の相対反射スペクトルに新たに３つのピークが発生した。電子照射では30%減少,30%減少,48%増加、酸素照射では478%,187%,78%増加だった。これらは照射によって、元々の塩化物塩から新しい物質や結晶構造等が、固体試料中に有意に生成されたことを意味する。今後は、照射により生成されたガスや固体物質の特定や、硫酸塩と塩化物塩の混合物質への照射実験を行い、濃度変化や表層寿命,混合比率を明らかにする予定である。本発表では上記の現状を報告する。