[M-ZZ42] 地球化学の最前線：新しい挑戦と将来の展望

[MZZ42-01] 炭酸塩鉱物とマグネシウム同位体に記録された小惑星リュウグウの水質変成における陽イオンの元素分配

★招待講演

*吉村 寿紘¹、荒岡 大輔²、奈良岡 浩³、坂井 三郎¹、小川 奈々子¹、圦本 尚義⁴、Morita Mayu⁵、Onose Morihiko⁵、横山 哲也⁶、Bizzarro Martin⁷、Takana Satoru⁵、大河内 直彦¹、古賀 俊貴¹、Dworkin Jason⁸、中村 智樹⁹、野口 高明¹⁰、岡崎 隆司³、薮田 ひかる¹¹、Sakamoto Kanako¹²、矢田 達¹²、Nishimura Masahiro¹²、Nakato Aiko¹²、Miyazaki Akiko¹²、与賀田 佳澄¹²、安部 正真¹²、岡田 達明¹²、臼井 寛裕¹²、吉川 真¹²、Saiki Takanao¹²、田中 智¹²、Terui Fuyuto¹³、Nakazawa Satoru¹²、渡邊 誠一郎¹⁴、Tsuda Yuichi¹²、橘 省吾^15,12、高野 淑識¹ (1.海洋研究開発機構、2.産業技術総合研究所、3.九州大学、4.北海道大学、5.株式会社堀場テクノサービス、6.東京科学大学、7.University of Copenhagen、8.NASA Goddard Space Flight Center、9.東北大学、10.京都大学、11.広島大学、12.JAXA、13.神奈川工科大学、14.名古屋大学、15.東京大学)

キーワード：リュウグウ、水質変成、ナトリウム、マグネシウム安定同位体比

小惑星探査機はやぶさ２により採取された炭素質小惑星（162173）リュウグウ試料の初期分析によって，CIコンドライトとの類似性や強い水質変成を経験した証拠が報告されている（Yokoyama et al., 2023; Nakamura et al., 2023; Naraoka et al., 2023など）。炭酸塩やフィロケイ酸塩などの二次鉱物は，小惑星の始原的な塩水の組成と関連する主要成分イオンの元素分配を明らかにする。本発表では，リュウグウから得られた炭酸塩粒子および粉末試料の逐次化学抽出液（塩類，交換性イオン，炭酸塩，およびケイ酸塩）の微小分析とMg安定同位体組成（²⁵Mg/²⁴Mgの千分率偏差，δ²⁵Mg）から，リュウグウ母天体上の主要成分陽イオンの元素分配ならびにMg鉱物の沈殿履歴について報告する。炭酸塩鉱物は²⁴Mgに富む。最も主要な炭酸塩鉱物であるドロマイトが沈殿した際のブラインのδ²⁵Mg値は，沈殿前から0.38‰低下していた。単純な同位体分別モデルとして，Mg²⁺の約76−87%がブラインからフィロケイ酸塩として除去され，その後ドロマイトの沈殿が開始したと考えられる。また，フィロケイ酸塩とブラインの陽イオン交換に着目し，元素分配係数を用いることでブラインの元素組成を復元し，流体が主にNaに富む組成であることを明らかにした。これは、リュウグウのサンプルから非常に溶解度の高いNa炭酸塩が初生的な沈殿物として同定された（Matsumoto et al., 2024）こととも整合的である。Na⁺は水質変成時に流体のバルク電解質として働き，リュウグウ上のフィロケイ酸塩や有機物の負の表面電荷の安定化に寄与したと考えられる。今後，小惑星ベヌーで明らかにされたブラインの性状と化学進化の物質科学（McCoy et al., 2025; Glavin et al., 2025）を新しい起点にして，２つの炭素質小惑星の天体史の比較検証を進めていく必要がある。

References:
Glavin et al. (2025) Abundant ammonia and nitrogen-rich soluble organic matter in samples from asteroid (101955) Bennu. Nature Astronomy, doi.org/10.1038/s41550-024-02472-9.
Mastumoto et al. (2024) Sodium carbonates on Ryugu as evidence of highly saline water in the outer Solar System. Nature Astronomy, 8, 1536–1543.
McCoy et al. (2025) An evaporite sequence from ancient brine recorded in Bennu samples. Nature, 637, 1072-1077.
Nakamura et al. (2023) Formation and evolution of carbonaceous asteroid Ryugu: Direct evidence from returned samples. Science, 379, eabn8671.
Naraoka et al. (2023) Soluble organic molecules in samples of the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu. Science, 379, eabn9033.
Yokoyama et al. (2023) Samples returned from the asteroid Ryugu are similar to Ivuna-type carbonaceous meteorites. Science, 379, eabn7850.
Yoshimura et al. (2024) Breunnerite grain and magnesium isotope chemistry reveal cation partitioning during aqueous alteration of asteroid Ryugu. Nature Communications, 15, 6809.