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[PPS08-P04] CMコンドライトのヘリウム同位体イメージング
キーワード：SIMS、希ガス、同位体イメージング
太陽風は隕石母天体にイオン注入され，太陽風起源希ガスとして，ガスリッチ隕石として隕石を構成する粒子中に保持されている．CMコンドライトの約20%は太陽風の希ガスを保持しており [1-3]，太陽系形成初期の太陽風にさらされた可能性がある．MurchisonとNogoyaの岩石形成年代は細粒マトリックス中のカンラン石粒子の244Puフィッショントラック密度を測定し，それぞれ4.2 Gyrと4.4 Gyrと見積もられている [4]．したがって，2つのコンドライト中の太陽風起源希ガスは，4.2–4.4 Gyr前に岩石化する前に得られたものである．このような隕石が持つ太陽風起源希ガスを研究することで，40億年以上前の若い太陽の活動を知ることができる．の分布は，母天体での角礫化に伴うレゴリス形成プロセスによって隕石母天体に太陽風希ガスが注入されていったと考えられる．角礫化過程において，母天体内の異なる場所の岩石が機械的に混合することにより，希ガスの再分布が起こっていたはずである．本研究では，二つのCMコンドライト（MurchisonとNogoya）の研磨試料を用い，同位体ナノスコープ（LIMAS）[5]を用いて，4He分布を~1 μmの空間分解能で測定した [6]。
4Heイオンイメージング（Heイメージング）で使用した一次ビーム電流は30 nAで，その時のビーム直径は~1.5 μmであった．質量分解能は，4Heと20Neを同重イオンの干渉から分離するために，m/z 4で26,000に設定した．イメージサイズは100 μm × 100 μmの領域で，100 × 126ピクセルとした．Heイメージングで得られたイオン強度をHe濃度に変換するために，スタンダードとして4Heをイオン注入（20 keV，2 × 1015 cm–2）したオリビンの深さ方向分析を行った．この条件では，4Heの検出限界は3 × 1019 cm–3となった．
Nogoya（5領域）とMurchison（10領域）を分析した結果，4Heの検出限界である3 × 1019 cm–3以上の4Heが検出される領域は非常に少なかった．その中で，Nogoyaの細粒マトリックス中に4He濃度が高い粒子を発見した．Heイメージング後，走査型電子顕微鏡観察を行った結果，この粒子はクロムスピネルであることがわかった。その後、1 nAの200 nmの高分解能Heイメージングを行ったところ，粒子の外縁部に4Heが濃縮されており，その濃度は2 × 1021 cm–3．クロムスピネルはコンドリュール中に存在することから [7]，この粒子がコンドリュールの破片であると仮定すると，コンドリュール形成後に母天体で破砕されたと考えられる．その破砕の過程で太陽風を受け，最終的に岩石化し母天体に太陽風が取り込まれたと考えられる．今回得られたような4Heの分布から，太陽系形成初期に起こった太陽風の獲得プロセスとその後の母天体への取り込みの過程を明らかにすることができると期待される．
References: [1] Black (1972) Geochem. Cosmochem. Acta, 36, 377. [2] Smith et al. (1978) Earth Planet. Sci. Lett., 39, 1. [3] Krietsch et al. (2021) Geochem. Cosmochem. Acta, 310, 240. [4] Macdougall and Kothari, (1976) Earth Planet. Sci. Lett., 33, 36. [5] Bajo et al. (2024) under review. [6] Nakamura et al. (1999) Geochem. Cosmochem. Acta, 63, 241. [7] Brealey and Jones (1998) Rev. Mineral., 39, pp 3-1–3-398.
4Heイオンイメージング（Heイメージング）で使用した一次ビーム電流は30 nAで，その時のビーム直径は~1.5 μmであった．質量分解能は，4Heと20Neを同重イオンの干渉から分離するために，m/z 4で26,000に設定した．イメージサイズは100 μm × 100 μmの領域で，100 × 126ピクセルとした．Heイメージングで得られたイオン強度をHe濃度に変換するために，スタンダードとして4Heをイオン注入（20 keV，2 × 1015 cm–2）したオリビンの深さ方向分析を行った．この条件では，4Heの検出限界は3 × 1019 cm–3となった．
Nogoya（5領域）とMurchison（10領域）を分析した結果，4Heの検出限界である3 × 1019 cm–3以上の4Heが検出される領域は非常に少なかった．その中で，Nogoyaの細粒マトリックス中に4He濃度が高い粒子を発見した．Heイメージング後，走査型電子顕微鏡観察を行った結果，この粒子はクロムスピネルであることがわかった。その後、1 nAの200 nmの高分解能Heイメージングを行ったところ，粒子の外縁部に4Heが濃縮されており，その濃度は2 × 1021 cm–3．クロムスピネルはコンドリュール中に存在することから [7]，この粒子がコンドリュールの破片であると仮定すると，コンドリュール形成後に母天体で破砕されたと考えられる．その破砕の過程で太陽風を受け，最終的に岩石化し母天体に太陽風が取り込まれたと考えられる．今回得られたような4Heの分布から，太陽系形成初期に起こった太陽風の獲得プロセスとその後の母天体への取り込みの過程を明らかにすることができると期待される．
References: [1] Black (1972) Geochem. Cosmochem. Acta, 36, 377. [2] Smith et al. (1978) Earth Planet. Sci. Lett., 39, 1. [3] Krietsch et al. (2021) Geochem. Cosmochem. Acta, 310, 240. [4] Macdougall and Kothari, (1976) Earth Planet. Sci. Lett., 33, 36. [5] Bajo et al. (2024) under review. [6] Nakamura et al. (1999) Geochem. Cosmochem. Acta, 63, 241. [7] Brealey and Jones (1998) Rev. Mineral., 39, pp 3-1–3-398.