Preliminary report on shock remanent magnetization
measurement using a SQUID scanning microscope
佐藤雅彦 1 ，黒澤耕介 2 ，潮田雅司 1 ，長谷川直 3 ，小田啓邦 1
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産業技術総合研究所
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千葉工業大学

宇宙航空研究開発機構

概要

衝突磁化実験は宇宙科学研究所スペースプラズマ実験施設に導入されている二段式軽ガス銃を用いて天体衝突イベントに伴う地殻岩石の磁化獲得現象行った．チャンバー内に外径 32 cm 内径 28 cm のは衝突残留磁化として知られている [1]．探査機によパーマロイ製 3 層磁気シールドを入れて，50000 nTる惑星磁場観測から，月・火星においてクレーター程度の外部磁場を 100 分の一程度に遮蔽した．シーと磁気異常の関係が明らかになり，衝突残留磁化のルド内に直径 26 cm のソレノイドコイルを設置し，重要性が指摘されている [2] [3]．衝突残留磁化に関電流を流す事で試料周辺磁場の制御を行った．コイする過去の研究では，主にターゲットバルクでの磁ル中央に直径 10 cm 長さ 10 cm の円柱形試料を置い化測定が行われ，衝突磁化の評価が行われている [1]． て衝突実験を行った．ソレノイドコイルは試料に対近年 Gattacceca らにより，磁場中でレーザーショッ して十分長く，試料周辺の磁場強度の変化は 5 %以クを与えた玄武岩試料の Superconducting Quantum 内である事を確認している．合計 6 回の衝突磁化実Interference Device Microscope（SQUID 顕微鏡）観 験を行い，弾丸は直径 2mm の Al を，ターゲットに察実験が報告されている [4]．彼らの測定では玄武岩 は玄武岩を用いた．弾丸速度は全て約 7 km/s で，外試料内部での磁化は一様で，衝突残留磁化は試料内 部磁場強度は，0, 50, 100 μ T の状態で衝突磁化実部で一様であると結論している．しかし，ターゲッ 験を行った．今回の実験では，円柱上面に垂直に弾トの内部では，衝突現象の際に経験した温度・圧力

丸を衝突させ，外部磁場は円柱上面外向きに垂直に変化に 3 次元的な構造が存在する事は明らかであり， 印可した．
それに伴い獲得した衝突残留磁化にも 3 次元的な構試料の予察的測定は，産業技術総合研究所設置の造が存在していると予想される．そこで本研究では， SQUID 顕微鏡 [5] を用いて行った．SQUID 顕微鏡の衝突残留磁化の構造を明らかにする事を目的として， 試料ホルダーに衝突実験後の玄武岩試料を置き，ク（１）磁場環境を制御した状態で衝突実験，（２）実験

レーター上約 1 cm における磁場鉛直成分の分布を後に回収しスライスしたターゲットの磁化観察，（３） 測定した．磁場強度 0 μ T で実験を行った試料では，iSALE を用いた温度・圧力構造の計算を実施する計クレーター中心に向かいクレーター形状に沿って磁画である．今回の発表では，SQUID 顕微鏡を用いて場鉛直成分の僅かな減少が見られた．一方で，磁場行った衝突磁化実験試料の予察的測定結果について

強度 100 μ T で実験を行った試料では，クレーター報告する．

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中心に向かい磁場鉛直成分の顕著な増加が見られた． [3] Mitchell, D. L., J.S. Halekas, R.P. Lin, S. Frey,
この結果は，玄武岩試料が衝撃波の伝搬に伴って外部磁場方向に衝突残留磁化を獲得した事を示唆する．
今後は玄武岩試料のスライスを複数作成し，そのL.L. Hood, M.H. Acuna, and A. Binder (2008),
Global mapping of lunar crustal magnetic fields
by Lunar Prospector, Icarus, 194, 401-409.

断面上の磁場鉛直成分分布を SQUID 顕微鏡を用いて観察する事で，試料内部の残留磁化分布を求める．
また，iSALE shock physics code を用いて玄武岩試[4] J. Gattacceca, M. Boustie, E. Lima, B.P.
Weiss, T. de Resseguier, and J.P. Cuq-Lelandais(2010), Unraveling the simultaneous shock magnetization and demagnetization of rocks, Phys.

料の内部が経験した温度・圧力構造を計算し，残留磁化分布と比較を行う．この比較から衝撃圧・温度

Earth Planet. Interiors, 182, 42-49.と衝突残留磁化強度の対応関係を求める事が出来ると期待される. 本研究の目的が達成され，衝撃圧・温[5] J. Kawai, H. Oda, J. Fujihira, M. Miyamoto, I.
度と衝突残留磁化強度の対応関係が明らかになれば，
Miyagi, M. Sato, H. Ogata (2015). A SQUID
衝突現象により形成されたクレーター周辺の衝突残Microscope Using a Hollow-Structured Cryo留磁化値モデリングが可能となる．月・火星などの地

stat for Scanning Room-Temperature Rock

球型惑星において，探査により得られているクレーsamples, ISEC 2015 abstract.

ター上空の磁場観測値と，衝突残留磁化値モデリン[6] Stevenson, D. J., T. Spohn, and G. Schubert(1983), Magnetism and thermal evolution of the

グから得られるクレーター上空の磁場強度を比較する事で，クレーター形成当時の 古 惑星磁場強度を

terrestrial planets, Icarus, 54, 466-489.

復元する事が出来る可能性がある．惑星磁場強度の進化と惑星内部ダイナミクス状態の進化は密接に関係[7] Aubert, J., S. Labrosse, and C. Poitou (2009),

しているため [6][7]，地球型惑星の磁場進化・内部ダ

Modelling the palaeo-evolution of the geodynamo, Geophys. J. Int., 179, 1414-1428.

イナミクス進化の理解が大きく進展すると期待される．しかし上述の 古 惑星磁場強度復元には，ターゲット天体の地殻内部構造の情報や観測磁場データの解析手法開発など多くの基礎研究を今後行う必要がある．

参考文献[1] Nagata, T (1971), Introductory notes on shock
remanent magnetization and shock demagnetization of igneous rocks, Pure Appl. Geophys.,89, 159-177.
[2] Mitchell, D. L., R. J. Lillis, R. P. Lin, J. E. P.
Connerney, and M. H. Acuna (2007), A global
map of Mars crustal magnetic field based onelectron reflectometry, J. Geophys. Res., 112,E01002.

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