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▶背景：太陽系形成プロセス、特に地球の水の起源の解明
▶手法：隕石の分光・物質科学データに基づき小惑星のリモートセンシングデータからその表層物質を明らかにする
地上観測紹介・はや2/MMXで目指すサイエンス
Credits: JAXA/池下章裕
2018/5/28 松岡萌
知りたいこと：太陽系の成り立ち、地球の歴史▶太陽系の「化石」としての小惑星に着目
１）C型小惑星の宇宙風化作用２）C型小惑星の加熱脱水作用▶炭素質隕石のスペクトル＋物質分析
(Sugita+ 2013）
ß
原始惑星系円盤
衝突合体
固体微粒子
大多数は氷を含む“含水微惑星”
集積
太陽系
微惑星
小惑星 惑星
（S, C, D,…)
天体岩石結晶探査実験
含水小惑星
▶
Credits: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
▶火星衛星【MMX*】▶C型小惑星【はやぶさ２】【IRTF申請中プロポーザル】*Martian Moons eXploration
地球型惑星へ水を供給できる天体
天体
探査（理論）
含水小惑星「化石」とはいえ、表層物質は変化する▶
Credits: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
▶火星衛星【MMX*】▶C型小惑星【はやぶさ２】【IRTF申請中プロポーザル】*Martian Moons eXploration
・加熱脱水を経験・宇宙風化を経験
天体
探査
知りたいこと：始原的小天体の物質科学的特徴▶小天体の表層における変質が進む前の状態を解明
１）C型小惑星の宇宙風化作用２）C型小惑星の加熱脱水作用▶炭素質隕石のスペクトル＋物質分析
(Sugita+ 2013）
Ryugu表層での加熱脱水進行？
天体岩石結晶探査実験
ONC: 0.4-1.0 μm,NIRS3: 3-μm帯は小惑星表層の鉱物・粒径等の同定に重要な波長域
はやぶさ２搭載機器の観測波長範囲
Image Credit: NAOJ
NIRS3ONC-T Image Credit: JAXA
Credits: JAXA/池下章裕
天体
探査
炭素質隕石の主な構成鉱物※ e.g., CMコンドライト※隕石により、全て含まれるわけではないことに注意
Zolensky+ (1993)
鉱物名 化学組成Olivine (Mg, Fe)2SiO4Kamacite Alpha-(Fe, Ni)Taenite Gamma-(Fe, Ni)Magnetite Fe2+Fe3+2O4Pyrrhotite Fe1-xSPendlandite (Fe, Ni)9S8Ca-Phosphates Ca3(PO4)2Saponite Ca0.25(Mg,Fe)3 )(OH)2·n(H2O)Serpentine X2-3Si2O5(OH)4 [X = Mg, Fe2+,
Fe3+, Ni , Al, Zn, or Mn]Clinochlore (Mg,Fe)5Al(Si3Al)O10(OH)8Tochilinite 6Fe0.9S 5(Fe, Mg) (OH)2TCI Tochi + CronCarbonates (X2+)CO3
含水鉱物
岩石結晶
実験
含水鉱物の結晶構造 e.g., Serpentine
CronstedtiteFe-rich serpentine4面体層: Fe3+
8面体層: Fe2+, Fe3+
Fe2+↔Fe3+
電荷移動遷移による吸収@0.7μm
図は http://www4.nau.edu/meteorite/Meteorite/Book-GlossaryP.htmlより転載
8面体層中Fe2+, Fe3+
T
O
T…
8
結晶
実験（理論）
炭素質隕石の主な有機物
▶可溶性有機物 ▶不溶性有機物アミノ酸多環式芳香族炭化水素（PAHs）脂肪族炭化水素カルボン酸アルコール、アルデヒド、ケトンヘテロ芳香族化合物ポリアルコール（糖類）ジカルボキシイミドアミドアミンピリジンカルボン酸核酸塩基スルホン酸ホスホン酸✕タンパク質✕脂質✕色素（薮田さん2011資料より）https://www.cps-jp.org/~cps/pub/seminar/fy2010/2011-02-16/yabuta/pub/20110216_yabuta_01.pdf
結晶
実験
母天体形成 含水鉱物形成
含水鉱物脱水分解
水質変成 加熱脱水
小惑星の加熱脱水天体岩石
隕石の飛来加熱脱水
Credits: JAXA/NASA
加熱脱水を経験した炭素質隕石
Belgica 7904
Yamato 86720
小惑星の加熱脱水天体岩石
実験
2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.20.00
0.02
0.04
0.06
0.08
Ref
lect
ance
Wavelength (m)
Murchison (HS-I) Murray (HS-I)
2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.20.00
0.02
0.04
0.06
0.08
Ref
lect
ance
Wavelength (m)
Murchison (HS-I) Murray (HS-I) Y-793321 (HS-II) Winselwan (HS-II) Y 982086 (HS-II) Y 980115 (HS-II)
2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.20.00
0.02
0.04
0.06
0.08
Ref
lect
ance
Wavelength (m)
Murchison (HS-I) Murray (HS-I) Y-793321 (HS-II) Winselwan (HS-II) Y 982086 (HS-II) Y 980115 (HS-II) Y-86720 (HS-IV) B-7904 (HS-IV) Allende (Anhydrous)
From Matsuoka et al. (2017)
◀母天体で加熱脱水を経験した炭素質隕石近赤外スペクトル
3-μm帯形状・深さにより天体の加熱程度を判別可能鉱物学的情報を持った上で
非加熱隕石:深くシャープ
強加熱隕石:浅くブロード
加熱脱水隕石の3-μm帯
加熱脱水小惑星
天体岩石
実験
Wavelength (μm)
0.7-μmabsorption
Sca
led
Ref
lect
ance
LXD range
3-μmabsorption
Before hydration(e.g., 93 Minerva)Heated and dehydrated(e.g., 112 Iphigenia)Unheated and hydrated(e.g., 127 Johanna144 Vibilia1068 Nata)Water
absorptions at 1.4 and 1.9 μm
SXD range
Figure 1 Figure 2
Figure 3 Figure 4北さん・中川さんと松岡とでIRTF observation proposal 申請中
◀加熱脱水を経験していそうな含水小惑星
3-μm帯が未観測の天体を選抜、近赤外望遠鏡で観測計画
加熱脱水隕石の母天体をさがせ！
加熱脱水小惑星
天体岩石
実験
14
(C) JAXA
加熱脱水C型小惑星表層物質の分布様相
C型小惑星＝水・有機物を保持しかし一方で加熱脱水が進行している可能性【天文学分野からの指摘】
▶Ryugoidはやぶさ２着陸地点選定（LSS）訓練のためのRyugu模擬天体モデル
天体
探査
15
Scott and Rajan (1981)を改変
加熱なし＝含水鉱物が多い
中程度加熱
強い加熱
想定される含水天体表層物質例
C型小惑星
ラブルパイル天体の場合
ボルダ毎に含水鉱物、有機物の量が異なる可能性がある
→加熱脱水（＋宇宙風化）の鉱物・スペクトル変化を検討する必要がある
加熱脱水C型小惑星表層物質の分布様相
天体
探査
現行ー将来の探査ミッションスケジュール
引用元: 宇宙基本計画工程表（平成28年度改定）: http://www.soumu.go.jp/main_content/000503913.pdf
Credits: JAXA/池下章裕
【はやぶさ２】取得データのリアルタイム解析▼
【MMX】開発研究と取得データ解析への適用
天体
探査
