水によって変化した古代小惑星、炭酸塩と磁鉄鉱の同位体分析から推定されるリュウグウの初期流体活動(Water modified ancient asteroid、Early fluid activity on Ryugu inferred by isotopic analyses of carbonates and magnetite)

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2023-01-19 ローレンスリバモア国立研究所(LLNL)

◆「はやぶさ2」が持ち帰った小惑星リュウグウのサンプルには、水による大規模な変質の証拠が含まれており、太陽系組成の大部分を最もよく表すと考えられているCIコンドライトに関連していると思われます。
◆ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)の科学者は、国際チームと共同で、リュウグウの2つの粒子における酸素、炭素、マンガン-クロムの同位体組成を調べ、水の供給源と変質の過程で起こった化学反応のタイミングを特定するのに役立てました。この研究はNature誌に掲載されました。
◆リュウグウの水は当初0〜20℃で、13C、17O、18Oに富み、変質が進むにつれて炭素と酸素の同位体組成が軽くなる方向に進化しました。
◆リュウグウは、太陽系の歴史の中で非常に早い時期、太陽が誕生した直後に形成された大きな小惑星の古代の破片です。この小惑星のサンプルは、太陽系がどのような物質から形成されたかだけでなく、太陽系がどのように進化してきたかを明らかにするまたとない機会なのです。
◆リュウグウは、地球からの汚染がないユニークな原始的サンプルなので、リュウグウのバルクロック測定は、惑星体との遺伝的関係を確立し、地球型惑星の降着史を精密化することができます。リュウグウは、化学的に原始的なCIコンドライト(母天体の溶融や分化によって変化していない石質(非金属)隕石)と密接な関係がある。
◆研究チームは、磁鉄鉱や炭酸塩などの水による変質生成物は、それらが形成された流体に関する情報を記録していることを発見した。これらの成分の同位体比を測定することで、リュウグウの物質が水によって変質した時期や特徴を特定することができます。
◆リュウグウのサンプルはCIコンドライトと似ていますが、CIコンドライトは様々な地球規模の変質にさらされており、それがバルク酸素同位体組成に影響を与えているようです。

<関連情報>

炭酸塩と磁鉄鉱の同位体分析から推定されるリュウグウの初期流体活動 Early fluid activity on Ryugu inferred by isotopic analyses of carbonates and magnetite

Kaitlyn A. McCain,Nozomi Matsuda,Ming-Chang Liu,Kevin D. McKeegan,Akira Yamaguchi,Makoto Kimura,Naotaka Tomioka,Motoo Ito,Naoya Imae,Masayuki Uesugi,Naoki Shirai,Takuji Ohigashi,Richard C. Greenwood,Kentaro Uesugi,Aiko Nakato,Kasumi Yogata,Hayato Yuzawa,Yu Kodama,Kaori Hirahara,Ikuya Sakurai,Ikuo Okada,Yuzuru Karouji,Satoru Nakazawa,Tatsuaki Okada,Takanao Saiki,Satoshi Tanaka,Fuyuto Terui,Makoto Yoshikawa,Akiko Miyazaki,Masahiro Nishimura,Toru Yada,Masanao Abe,Tomohiro Usui,Sei-ichiro Watanabe & Yuichi Tsuda
Nature Astronomy  Published:12 January 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-022-01863-0

Abstract

Samples from asteroid Ryugu returned by the Hayabusa2 mission contain evidence of extensive alteration by aqueous fluids and appear related to the CI chondrites. To understand the sources of the fluid and the timing of chemical reactions occurring during the alteration processes, we investigated the oxygen, carbon and 53Mn–53Cr systematics of carbonate and magnetite in two Ryugu particles. We find that the fluid was initially between 0 and 20 °C and enriched in 13C, 17O and 18O, and subsequently evolved towards lighter carbon and oxygen isotopic compositions as alteration proceeded. Carbonate ages show that this fluid–rock interaction took place within approximately the first 1.8 million years of Solar System history, requiring early accretion either in a planetesimal less than ∼20 km in diameter or within a larger body that was disrupted and reassembled.

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