米科学誌「サイエンス」における「はやぶさ」特別編集号の発行について [科学系よもやま話]
ＪＡＸＡ（宇宙航空研究開発機構）は、小惑星探査機「はやぶさ」によって採取された小惑星「イトカワ」の微粒子のカタログ化を進めているそうです。
その中で、初期分析の成果の一部が２０１１年８月２６日発行の米科学誌「サイエンス」表紙を飾るとともに、６編の論文（以下の１～６）が掲載されていますので、ご紹介します。
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍａｇａｚｉｎｅ Ｈｏｔ Ｔｏｐｉｃ『Ｈａｙａｂｕｓａ—Ｄｕｓｔ ｆｒｏｍ Ｉｔｏｋａｗａ（リンク）』
１）『Ｉｔｏｋａｗａ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ：Ａ Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓ-Ｔｙｐｅ Ａｓｔｅｒｏｉｄｓ ａｎｄ Ｏｒｄｉｎａｒｙ Ｃｈｏｎｄｒｉｔｅｓ（リンク）』
２）『Ｏｘｙｇｅｎ Ｉｓｏｔｏｐｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｓｔｅｒｏｉｄａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｉｔｏｋａｗａ ｂｙ ｔｈｅ Ｈａｙａｂｕｓａ Ｍｉｓｓｉｏｎ（リンク）』
３）『Ｎｅｕｔｒｏｎ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｆｒｏｍ Ａｓｔｅｒｏｉｄ Ｉｔｏｋａｗａ（リンク）』
４）『Ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ Ｓｐａｃｅ Ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ Ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｉｔｏｋａｗａ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（リンク）』
５）『Ｔｈｒｅｅ-Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｈａｙａｂｕｓａ Ｓａｍｐｌｅｓ：Ｏｒｉｇｉｎ ａｎｄ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｔｏｋａｗａ Ｒｅｇｏｌｉｔｈ（リンク）』
６）『Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｔｏｋａｗａ Ｒｅｇｏｌｉｔｈ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ Ｎｏｂｌｅ Ｇａｓｅｓ iｎ ｔｈｅ Ｈａｙａｂｕｓａ Ｓａｍｐｌｅｓ（リンク）』
これらの論文は、どれも小惑星探査機「はやぶさ」によって採取されたサンプルを解析していますが、その解析方法が異なります。
詳しくは、後日ご紹介する（かどうかは分りませんが＾＾；）として、以下にそれぞれの研究成果について、要約しておきます。
１）小惑星イトカワの微粒子：Ｓ型小惑星と普通コンドライト隕石を直接結び付ける物的証拠
高解像度電子顕微鏡やＳＰｒｉｎｇ-８の放射光Ｘ線で３８個の微粒子を分析、鉱物を分析した。その結果、イトカワの微粒子の特徴が普通コンドライト隕石のLL型と非常に良く一致することが分かった。また、イトカワは母天体が大きな衝突破壊された後、再集積したものだと推測されるという内容。
２）はやぶさ計画によりイトカワから回収された小惑星物質の酸素同位体組成
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により、酸素同位体組成（酸素１６、１７、１８）を求めた結果、普通コンドライト隕石のＬＬまたはＬ型の物と一致したという内容。
３）小惑星イトカワから回収された粒子の中性子放射化分析
京都大学原子炉実験所の研究用原子炉（ＫＵＲ）を使った中性子放射化分析法を行った。その結果、ナトリウム、スカンジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、イリジウムの８元素について含有量を求めることができ、Ｆｅ／Ｓｃ比、Ｎｉ／Ｃｏ比は地球表面の岩石試料の持つ値と明らかに異なり，太陽系形成当時の物質であると考えられているコンドライト質隕石の値に等しいことが分ったという内容。
４）はやぶさサンプルの３次元構造：イトカワレゴリスの起源と進化
マイクロＸ線ＣＴ装置を使って微粒子４０個の３次元構造を調べ、粒子内の鉱物の３次元分布を解析した。その結果、普通コンドライトのＬＬ型に類似していた事が分った。また、月のレゴリスとイトカワのレゴリスの違いも明らかになったという内容。
ここまでの内容から、イトカワが分類されるＳ型小惑は普通コンドライトと同一、つまり地球に降り注ぐ普通コンドライトの多くは、Ｓ型小惑由来だと考えられるという説を支持する結果が得られています。
しかし、普通コンドライト隕石とＳ型小惑星の反射スペクトルには違いがあります。この点を解決するのが次の論文です。
５）イトカワ塵粒子の表面に観察された初期宇宙風化
微粒子を０．１μｍ厚で薄くスライスして、断面を電子顕微鏡で調べ結果、表面が宇宙風化により変質している事が分った。つまり、表面から５０ｎｍ程度の深さまでには、鉄を含んだ数ナノメートルの微粒子がであり、その影響で反射スペクトルが変化していることが確認できた。つまり、表面が風化する事で、反射スペクトルの違いが出ていただけで、やはり普通コンドライト隕石とＳ型小惑星は同一起源の可能性が高いという内容。
６）ハヤブサ試料の希ガスからわかった、イトカワ表層物質の太陽風および宇宙線照射の歴史
レーザー加熱法による希ガス抽出法と新たに製作した希ガス精製ラインを用いて、微小粒子３個の希ガス同位体分析を高感度質量分析計により行った。これにより粒子がイトカワ表層起源であることを証明すると共に、イトカワ表層物質が百万年に数十センチメートル以上の割合で宇宙空間に失われつつあると推測されたという内容。
これらの論文が正しければ、
地球に多数飛来する隕石（普通コンドライト隕石）は、イトカワなどのＳ型小惑星と呼ばれる小天体が起源だとする仮説の物的証拠が多数得られ、イトカワの形成過程や、表層部の粒子の飛散状況が推測された結果、１０億年後にはイトカワが消滅する可能性があることが分ったという訳です。
これから、まだまだイトカワからサンプリングされた粒子の分析を基にした論文が発表されるでしょうから、楽しみですね♪
その中で、初期分析の成果の一部が２０１１年８月２６日発行の米科学誌「サイエンス」表紙を飾るとともに、６編の論文（以下の１～６）が掲載されていますので、ご紹介します。
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍａｇａｚｉｎｅ Ｈｏｔ Ｔｏｐｉｃ『Ｈａｙａｂｕｓａ—Ｄｕｓｔ ｆｒｏｍ Ｉｔｏｋａｗａ（リンク）』
１）『Ｉｔｏｋａｗａ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ：Ａ Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓ-Ｔｙｐｅ Ａｓｔｅｒｏｉｄｓ ａｎｄ Ｏｒｄｉｎａｒｙ Ｃｈｏｎｄｒｉｔｅｓ（リンク）』
２）『Ｏｘｙｇｅｎ Ｉｓｏｔｏｐｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｓｔｅｒｏｉｄａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｉｔｏｋａｗａ ｂｙ ｔｈｅ Ｈａｙａｂｕｓａ Ｍｉｓｓｉｏｎ（リンク）』
３）『Ｎｅｕｔｒｏｎ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｆｒｏｍ Ａｓｔｅｒｏｉｄ Ｉｔｏｋａｗａ（リンク）』
４）『Ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ Ｓｐａｃｅ Ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ Ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｉｔｏｋａｗａ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（リンク）』
５）『Ｔｈｒｅｅ-Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｈａｙａｂｕｓａ Ｓａｍｐｌｅｓ：Ｏｒｉｇｉｎ ａｎｄ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｔｏｋａｗａ Ｒｅｇｏｌｉｔｈ（リンク）』
６）『Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｔｏｋａｗａ Ｒｅｇｏｌｉｔｈ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ Ｎｏｂｌｅ Ｇａｓｅｓ iｎ ｔｈｅ Ｈａｙａｂｕｓａ Ｓａｍｐｌｅｓ（リンク）』
これらの論文は、どれも小惑星探査機「はやぶさ」によって採取されたサンプルを解析していますが、その解析方法が異なります。
詳しくは、後日ご紹介する（かどうかは分りませんが＾＾；）として、以下にそれぞれの研究成果について、要約しておきます。
１）小惑星イトカワの微粒子：Ｓ型小惑星と普通コンドライト隕石を直接結び付ける物的証拠
高解像度電子顕微鏡やＳＰｒｉｎｇ-８の放射光Ｘ線で３８個の微粒子を分析、鉱物を分析した。その結果、イトカワの微粒子の特徴が普通コンドライト隕石のLL型と非常に良く一致することが分かった。また、イトカワは母天体が大きな衝突破壊された後、再集積したものだと推測されるという内容。
２）はやぶさ計画によりイトカワから回収された小惑星物質の酸素同位体組成
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により、酸素同位体組成（酸素１６、１７、１８）を求めた結果、普通コンドライト隕石のＬＬまたはＬ型の物と一致したという内容。
３）小惑星イトカワから回収された粒子の中性子放射化分析
京都大学原子炉実験所の研究用原子炉（ＫＵＲ）を使った中性子放射化分析法を行った。その結果、ナトリウム、スカンジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、イリジウムの８元素について含有量を求めることができ、Ｆｅ／Ｓｃ比、Ｎｉ／Ｃｏ比は地球表面の岩石試料の持つ値と明らかに異なり，太陽系形成当時の物質であると考えられているコンドライト質隕石の値に等しいことが分ったという内容。
４）はやぶさサンプルの３次元構造：イトカワレゴリスの起源と進化
マイクロＸ線ＣＴ装置を使って微粒子４０個の３次元構造を調べ、粒子内の鉱物の３次元分布を解析した。その結果、普通コンドライトのＬＬ型に類似していた事が分った。また、月のレゴリスとイトカワのレゴリスの違いも明らかになったという内容。
ここまでの内容から、イトカワが分類されるＳ型小惑は普通コンドライトと同一、つまり地球に降り注ぐ普通コンドライトの多くは、Ｓ型小惑由来だと考えられるという説を支持する結果が得られています。
しかし、普通コンドライト隕石とＳ型小惑星の反射スペクトルには違いがあります。この点を解決するのが次の論文です。
５）イトカワ塵粒子の表面に観察された初期宇宙風化
微粒子を０．１μｍ厚で薄くスライスして、断面を電子顕微鏡で調べ結果、表面が宇宙風化により変質している事が分った。つまり、表面から５０ｎｍ程度の深さまでには、鉄を含んだ数ナノメートルの微粒子がであり、その影響で反射スペクトルが変化していることが確認できた。つまり、表面が風化する事で、反射スペクトルの違いが出ていただけで、やはり普通コンドライト隕石とＳ型小惑星は同一起源の可能性が高いという内容。
６）ハヤブサ試料の希ガスからわかった、イトカワ表層物質の太陽風および宇宙線照射の歴史
レーザー加熱法による希ガス抽出法と新たに製作した希ガス精製ラインを用いて、微小粒子３個の希ガス同位体分析を高感度質量分析計により行った。これにより粒子がイトカワ表層起源であることを証明すると共に、イトカワ表層物質が百万年に数十センチメートル以上の割合で宇宙空間に失われつつあると推測されたという内容。
これらの論文が正しければ、
地球に多数飛来する隕石（普通コンドライト隕石）は、イトカワなどのＳ型小惑星と呼ばれる小天体が起源だとする仮説の物的証拠が多数得られ、イトカワの形成過程や、表層部の粒子の飛散状況が推測された結果、１０億年後にはイトカワが消滅する可能性があることが分ったという訳です。
これから、まだまだイトカワからサンプリングされた粒子の分析を基にした論文が発表されるでしょうから、楽しみですね♪
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論文の内容はともかく、肉眼では見ることが難しい微粒子からよくここまで分析できたものだとつくづく思います。
by 北海道大好き人間 (2011-09-14 18:35)
北海道大好き人間 さん、こんばんは。
これから、続々と論文が発表されるでしょうが、本当にあれだけの資料から様々な研究を行う方々には、頭が下がります。
by optimist (2011-09-20 21:21)