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太陽系初期の磁場情報から天体大移動の時期に迫る~電子線ホログラフィーを用いたナノスケール隕石磁気学の新手法を提唱~(低温科学研究所 准教授 木村勇気)

2021年8月11日
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ファインセラミックスセンター

ポイント

●隕石中の微粒子内部の磁場の変化を可視化する新手法で,粒子個々の熱履歴を解読することに成功。
●太陽系誕生初期に,彗星や木星などが効率的に形成し,大移動したことを裏付ける成果。
●新手法は,はやぶさ2のサンプル分析にも適用され,太陽系形成史の理解がより深まると期待。

概要

虎扑体育下载低温科学研究所の木村勇気准教授,一般財団法人ファインセラミックスセンターの山本和生主席研究員,パデュー大学の脇田 茂研究員は,磁場を可視化できる特殊な電子顕微鏡(ホログラフィー電子顕微鏡)を用いて,個々の隕石ナノ粒子の残留磁化を読み解く新手法を提唱しました。この新手法を,国立天文台が運用する「計算サーバ」を用いた数値シミュレーションの結果と合わせることで,木星は太陽系誕生後,数百万年から65千万年までの幅広い説の中で最も早い時期に誕生した可能性が非常に高いことを明らかにしました。

本研究では,太陽系の形成史を知るために,太陽系の初期に天体内で水と反応することで作られる磁鉄鉱ナノ粒子に注目しました。磁鉄鉱ナノ粒子は,これまでに経験してきた環境の情報を磁場の形で保存しています。タギシュレイク隕石から取り出した個々の磁鉄鉱ナノ粒子の磁束密度を,ホログラフィー電子顕微鏡内で加熱しながらその場観察することで,その粒子は250℃から150℃まで急冷される間に形成したことを明らかにしました。数値シミュレーションの結果と合わせることで,次のような太陽系の形成初期の出来事の詳細が浮かび上がってきました:『太陽系が誕生してから約300万年後に,太陽から遠く離れた低温のカイパーベルト領域で直径160km以上の大きな彗星が形成。同400-500万年後に,同様に効率よく形成した木星の重力の影響で彗星の軌道が太陽系の内側領域へ変化。移動の過程で,直径10kmの小天体が秒速5kmで彗星に衝突。』

本研究は,隕石の構成鉱物の生成温度の決定に新しい温度計を与える成果で,当該分野に新たな研究手法を提唱する点からも意義があります。

なお,本研究成果は日本時間2021811日(水)16時公開のThe Astrophysical Journal Letters誌にオンライン掲載されます。

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太陽系初期に形成した木星と彗星の想像図