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[R5-02] 炭素質コンドライトDOM 08006中のプレソーラー酸化物から探る星周ダストの形成過程
「発表賞エントリー」
キーワード：プレソーラー粒子、隕石、スピネル、星周ダスト、 酸化物
プレソーラー粒子は隕石や惑星間塵, 彗星の塵などで稀に見つかる非常に大きな同位体比異常を持つ粒子で, 太陽系形成以前の星周ダストの生き残りと推定されている[1]. プレソーラー酸化物/珪酸塩の主な起源天体は酸素に富むAGB星で, その星周には天体観測から結晶質アルミナ, スピネルに加え, 非晶質珪酸塩や非晶質/遷移アルミナも多く存在すると考えられている[2]. 酸処理残渣の分析で同定された酸化物の多くは結晶質コランダムやスピネルである. 酸処理残渣のプレソーラースピネル粒子は，化学量論的なスピネルに加え，多様なAl/Mg比の粒子が存在する[3]. プレソーラー粒子の結晶構造や組織は，星周ダスト形成場の条件や変化を記録している可能性があるが，酸処理法では，結晶構造によってはAlに富む酸化物でも溶解してしまうため，一部のプレソーラー酸化物を見逃してしまう可能性がある．一方，隕石薄片のその場同位体分析により求められた隕石マトリクス中のプレソーラー粒子の存在度は, 珪酸塩の数百ppmに対し酸化物は数十ppmと低いため，結晶構造などが調べられた酸化物の数はいまだに数個しかない [4]．本研究では，星周でのダスト形成過程およびその後の変成過程の解明のため, その場分析で酸素同位体異常を持つAlに富むプレソーラー酸化物を同定し，透過型電子顕微鏡(TEM)分析により結晶構造や組成を決定した． 炭素質コンドライトDOM 08006(CO3.00)薄片のマトリクスのサブミクロンサイズのAlに富む粒子を含む領域をSEM-EDS (HITACHI HT-SU6600, JAXA ISAS)の元素MAPを用いて抽出し, CAMECA NanoSIMS50(東京大学AORI)/50L(東京大学農学部)を用いて同位体測定をおこなった. 1辺10μmの領域にCs+ビーム(〜0.9 pA)を照射して二次イオン(16O, 17O, 18O, 12C2, 12C13C, 28Si, 27Al16O)および二次電子像を同時に取得した. 酸素同位体比(17O/16Oまたは18O/16O)を計算し, 太陽系物質と有意に異なる(ポアソン分布での4σ以上)ものをプレソーラー粒子とした. このうちいくつかを集束イオンビーム(FIB)法により約200 nmの厚さに切り出し(FEI Versa3D Dualbeam, 東京大学), TEM (JEOL JEM-2800, 東京大学)で電子回折像とEDSマップを取得し，結晶構造と化学組成を分析した. マトリクス中の太陽系組成のAlに富む酸化物粒子についてもFIB-TEM分析をおこなった. マトリクス領域7500 μm2の分析により, プレソーラー酸化物4個, プレソーラー珪酸塩20個を同定した(Extreme Group 1が1個，Group 1が18個，Group 3が2個，Group 4が3個). Alに富む粒子を含む領域に限って同位体分析を行うことで，従来より5倍程度効率よくプレソーラー酸化物が発見できることがわかった．このうち，低中質量のAGB星や赤色巨星を起源とすると考えられているGroup 1に分類される粒子のFIB-TEM分析を実施した. 分析したプレソーラー酸化物は2個で, 1つは非化学量論的スピネル(Mg/Al＝0.1–0.4)の結晶であり, ガスから直接凝縮したか, 星周でコランダムまたは欠陥スピネル構造を持つ遷移アルミナとして凝縮したのちMg, Oガスと反応して形成したと考えられる. もう1つはAlに富む粒子と珪酸塩の混合粒子で, 今回は珪酸塩の領域のみ切り出すことができた. 切り出した粒子は (Fe+Mg)/Si＝約1.25の非化学量論的な非晶質珪酸塩と推定された. さらに2個のプレソーラー珪酸塩をTEM分析した結果, いずれも非晶質珪酸塩であった. これらの珪酸塩は, 星周で直接非晶質なものとして凝縮したか, あるいはより結晶性が高い状態で凝縮したが宇宙線などの影響により非晶質化して形成したと考えられる. 発表ではこれらの粒子に加え, 他のGroupに分類されるプレソーラー粒子についても詳細な微細構造分析をおこなった結果を紹介する. (参考文献)[1] Nittler, L. R. and Ciesla, F. (2016) ARAA 54, 53. [2] Takigawa, A., et al. (2019) ApJL 878, L7. [3] Zinner, E., et al. (2005) GCA 69, 4149. [4] Zega, T. J., et al. (2019) M&PS 55, 1207.