[P-PS07] 太陽系物質進化

[PPS07-P08] 小惑星レゴリスの微細構造を解明するための⁴Heイメージング法の開発

*馬上 謙一¹、和田 壮平¹、圦本 尚義¹ (1.北海道大学大学院理学研究院)

キーワード：SIMS、希ガス、同位体イメージング

太陽風起源の微細なHeの分布を基に小惑星レゴリスの形成過程を明らかにするために，二次中性粒子質量分析装置（LIMAS）を用いたHeイメージング法を開発した [1]．この手法を用いることでHeの分布と濃度を求め，太陽風Heの分布と岩石学的観察とを比較することができるようになった．サブマイクロメートルの空間分解能での⁴Heの同位体イメージングにより，ガスリッチCRコンドライトであるNorthwest Africa 801（NWA 801）[2]のマトリックス中に存在する10 μm程の鉱物粒子の表面に太陽風照射起源⁴He（SW-⁴He）が注入されていることを明らかにし，個々の鉱物粒子間でSW-⁴Heの注入量に20倍ほどのばらつきがあることがわかった [3]． [1]ではHeのイオン化領域は，レーザーの集光径が~20 μmであるため，fsレーザーの光軸から±20 μmであった．本研究では，fsレーザーの集光レンズを一次イオンビームのスキャンに同期させ，レーザー焦点とスパッタ位置を合わせることでイメージング領域を拡大した．広領域での⁴He同位体イメージングを行い，SW-⁴Heの微細な分布とNWA 801の岩石学的特徴との関係を調べた．
本研究では，NWA 801 隕石の研磨切片を用いた．同位体イメージングに先立ち， FE-SEM システムを用いて試料のBSEイメージを取得し，岩石学的観察を行った．広領域He同位体イメージングの測定範囲を求めるために，⁴He注入Siウェーハを用いて300 × 300μm²の領域においての⁴Heイメージングを行った．その結果，⁴Heイオン化領域は~40 μmから~150 μmに拡大することができた．NWA 801試料に対し，100 × 150μm²の同位体イメージングを行ったところ，高濃度の⁴Heは，数μmから30 μmほどの鉱物粒子が保持していることが多いことが明らかになった．これは[1]の観察と一致している．それらの鉱物粒子はマイクロブレッチャ様のクラストに存在している．一方，比較的均質な細粒マトリックスで構成される領域は，全域を通して⁴Heの濃度は検出限界に近い，もしくは検出限界以下である．

[1] Bajo et al. (2024) Anal. Chem. 96, 5143. [2] Obase et al. (2021) Geochim. Cosmochim. Acta. 312, 75. [3] Wada et al. (2025) Meteorit. Planet. Sci., under review.