【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】17H02990 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

惑星起源・進化 / 地球科学 / 惑星探査 / 宇宙科学 / 地球化学 / 惑星期限・進化

【研究成果の概要】

天体衝突によって物質が高速度で放出される衝突剥離過程の詳細を明らかにするべく、衝突数値計算と衝突実験を行なった。衝突数値計算により、標的深部の物質が、浅部の低衝撃圧しか受けていない物質をトコロテン式に押し出すという加速メカニズム（後期加速）が、衝突剥離過程において重要であることを明らかにした。衝突実験においてもこの後期加速を確認することができた。後期加速は、低衝撃圧しか経験していない火星隕石の火星表面からの放出過程をうまく説明する。また、火星への天体衝突で、火星衛星へ輸送される火星表層物質の量を再検討した結果、従来よりも10倍以上輸送されることもわかった。

【研究の社会的意義】

天体衝突は、惑星の形成・進化過程のあらゆる場面で起こるため、惑星科学において基本かつ普遍的な現象である。衝突剥離過程は標的浅部の物質が低衝撃圧にも関わらず、高速度に放出される過程であるため、火星隕石の放出過程やパンスペルミア説の評価などに応用されてきた。それにもかかわらず、衝突剥離過程が短時間かつ限られた領域でしか起きないことから、実験的・数値計算的な困難さにより、これまで詳細は不明であった。本研究では、愚直に、超高解像度の数値計算を行い、世界最高速のビデオカメラと単一色の光源を用いた衝突実験を行うことによって、衝突剥離過程の詳細を明らかにすることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】24221002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境変動 / 古環境復元 / 海洋科学 / 地球化学 / 質量分析 / 地球科学 / 海洋化学 / NanoSIMS

【研究成果の概要】

サンゴや二枚貝などの海洋生物は、成長する際の周囲の水温や塩分などの環境情報を記録しながら炭酸塩を主成分とする骨格や殻を作る。従来の分析手法と比較して非常に高い空間分解能で固体試料が分析可能な二次元高分解能二次イオン質量分析法（NanoSIMS）を、生物起源炭酸カルシウム試料に応用する事で、飛躍的に高い時間解像度で過去の環境や生態的な情報を復元することに成功した。また生物起源炭酸カルシウムに安定同位体を用いてラベリングする手法を確立した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】194,610千円 (直接経費: 149,700千円、間接経費: 44,910千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】21310019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋生態系 / 食物網 / 物質循環 / プランクトン / 生活史 / 餌料環境 / 海洋生態 / 環境変動 / 水産学 / 地球化学 / 地球科学

【研究成果の概要】

前年度末から収集していた現場における非捕食死個体推定のための生化学試料(核酸比・酸化ストレスマーカー)が、東日本大震災に伴う停電により全て溶け、腐敗し分析不能となってしまったため従来計画していた親潮海域の現場観測・実験的手法から、過去試料の分析に重点を置いて解析を行った。親潮域ではカイアシ類Eucalanus雌親の餌料摂取履歴が生み出された幼体の死亡率に間接的に影響することを明らかにした。これは珪藻餌料摂取量に正比例して増加することが明らかとなったが、高度不飽和脂肪酸やリン脂質を十分に蓄積しでいる雌親から生み出された幼体では影響が少ない事が明らかとなった。また昨年度行ったポストブルーム期航海の試料解析を行い、初夏の動物プランクトン群集の餌環境と摂餌圧の解析を進めた結果、この時期のカイアシ類群集の主要餌料として繊毛虫等の微少動物プランクトンに加え、クリプト藻が重要である事が明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】20810007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古海洋環境 / 多変量解析 / 放射化分析法 / 環境分析 / 地球化学 / 深海環境 / 地球科学

【研究成果の概要】

2008年度では南太平洋遠洋性海洋堆積物試料を用いて日本原子力研究開発機構研究炉JRR-3MおよびJRR-4においてINAA法、PGA法を適用した多元素分析を行った。これらの手法から得られた30-36元素の定量値を多次元ベクトルと見なし、供給源に合致する元素濃度パターンの抽出を行う独自の統計処理を含めた多変量解析によって、堆積物に含まれるオーストラリアならびにニュージーランドから風送されるレスの寄与量を過去20万年の堆積年代の間で推定することが出来た。2009年度では前年度で対象とした南太平洋よりもさらに南方にある南極海遠洋性海洋堆積物を研究対象に用いた。INAA法およびPGA法を用いた多元素分析を適用すると同時に堆積年代別の海洋環境を評価する目的で^<57>Fe Mossbauer分光法を用いて堆積物に含まれる鉄の状態分析を行った。詳細な検討の結果、スコシア海堆積物表層(5.0kyr)に四極分裂値が極めて大きいダブレットピークを有する鉄化学種を確認し、この化学種が初生的な海緑石中に含まれるIII価鉄に由来するものと推定された。近年のスコシア海堆積物は海緑石を局所的に生成させる強い還元的環境下にあったことが示唆されることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】2,938千円 (直接経費: 2,260千円、間接経費: 678千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】18688011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋生態 / 環境変動 / 水産学 / 地球科学 / プランクトン / 生物生産 / 地球化学

【研究成果の概要】

親潮域の動物プランクトンの多くは春季珪藻ブルームに依存して再生産・成長するが、餌環境変動が動物プランクトン個体群に与える影響の詳細は不明である。本研究はカイアシ類Eucalanus bungiiの休眠覚醒・産卵・卵孵化に体内蓄積脂質の代謝と摂餌による珪藻由来の必須脂肪酸摂取が重要な要因であることを示し、珪藻ブルームのタイミングと規模が本種の再生産の鍵を握っていることを示した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17310005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地球科学 / 海洋生態 / ケイ素 / 珪藻 / 安定同位体 / 質量分析 / 生物ケイ酸 / 植物プランクトン / ケイ藻 / 地球化学 / ケイ酸

【研究成果の概要】

ケイ素安定同位体を用いて海洋表層での珪藻類による生物ケイ酸(珪藻殻)の生産速度と珪藻殻からのケイ酸溶解速度を測定する手法を開発し、西部北太平洋亜寒帯域の表層における生物ケイ酸の生産と溶解のバランスについて研究を行った。
ケイ素安定同位体比の測定法として二重収束型誘導結合プラズマ質量分析計の適用について検討した結果、バックグラウンド補正を適切に行うことにより、従来用いられていた負イオン表面電離型質量分析法と同程度以上の測定精度が得られることが明らかになり、簡便な前処理のみでケイ素同位体比を測定する手法として確立した。
春季に珪藻類の顕著なブルームが出現する北海道東沖親潮・混合域において有光層内の珪藻群集によるケイ酸取り込みと生物ケイ酸溶解速度を測定した結果、ブルーム終焉後は珪藻による生物ケイ酸の水柱あたりの生産に比べて溶解が上回っており、溶解した溶存ケイ酸が珪藻の増殖に寄与していると考えられた。
西部北太平洋亜寒帯海域でネット採集した現場の珪藻群集のケイ酸殻を用いた溶解実験を行い、種組成によって溶解速度に違いが認められること、溶解速度の違いから珪藻殻を溶解しやすい部位と溶解しにくい部位に分けて考えることが適切であること、溶解途中における殻構造の形態的変化の種による違いが珪藻殻の表面積:体積比の変化を生み出して溶解速度を決める一因になっている可能性を示した。
これらの結果から海洋表層におけるケイ素の循環を見積もったところ、珪藻によって生産された生物ケイ酸の大部分が表層で溶解し再循環していると推測されたが、実際には深層水中にも溶解途中の珪藻殻が観察されたことから、糞粒など珪藻殻を溶解から保護した状態で表層から深層に輸送する過程の寄与も無視できないと考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,350千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 750千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】13373004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海嶺沈み込み / パタゴニア / 火成作用 / 広帯域地震計 / 古地磁気 / 岩石年代学 / 地球化学 / タイタオ・オフィオライト / 年代学 / 地球科学 / オフィオライト / チリ海嶺 / 中新世花崗岩類 / 火山岩 / アンデス山脈 / 地震 / コーナー流 / 火成活動 / アダカイト / タイタオ半島 / 台地玄武岩

【研究成果の概要】

本研究の目的は、チリ海嶺沈み込み帯近傍に露出するタイタオ・オフィオライトで沈み込む物質のキャラクタリゼーションを行い、海嶺沈み込みに伴って島弧における火成作用が時空間系列の中でどのように変遷してきたかを明らかにすること、海嶺沈み込み帯の深部構造を明らかにすることである。主な成果は以下の通りである。1)チリ南部のパタゴニアを中心に、5トンにおよぶ膨大な岩石試料を系統的に採取し、本地域に関しては世界一の岩石ライブラリーを構築した。2)古地磁気学的手法と構造地質学的手法を用いて、タイタオ・オフィオライトの定置過程を明らかにした。3)タイタオ・オフィオライトはN-MORBとE-MORBにまたがる幅広い組成を持つこと、同時代の島弧的な花崗岩類を付随することが確認された。また、中央海嶺近傍における海洋底変成作用が予察的に示された。4)パタゴニア火山ギャップの両端に位置する、ハドソン火山とラウタロ火山の詳細な地質と活動年代・組成の変遷を初めて明らかにした。5)アンデス南端火山帯に産出するいわゆるアダカイトの詳細な年代学的・地球化学的検討を行い、アダカイトの成因について、新しいモデルを提唱した。6)アルゼンチンの超背弧火山地帯を詳細に研究し、背弧火成作用の新しい成因を提唱した。7)陸弧に沿って2列あるいは3列にわたって、中新世以降の年代を持つ花崗岩類が分布することを認め、一部については年代と組成を明らかにした。8)海嶺沈み込みが生じている南緯46度付近を中心に60台の広帯域をカバーする地震計網を設置した(ケンブリッジ大学のプリーストリー博士と共同)。9)海嶺沈み込み帯における変形・流体移動モデルを構築し、地震波速度構造を予測した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2004

【配分額】30,550千円 (直接経費: 23,500千円、間接経費: 7,050千円)