宇宙氷のレオロジーから解き明かす巨大氷衛星の熱史と衝突史

• 研究課題/領域番号: 25870419
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学; 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 保井 みなみ 神戸大学, 理学研究科, 助教 (30583843)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 巨大氷衛星 / 熱進化モデル / non-water ice / レオロジー / 周期振動実験 / エネルギー減衰率 / 衝突史 / 衝突破壊強度 / 氷衛星 / 熱進化 / エネルギー減衰率Q値 / 変形試験機 / アクチュエータ / 位相差 / 流動則 / 極低温

研究成果の概要

巨大氷衛星の熱史及び衝突史の解明に必要な熱進化モデルを構築するため，極低温・真空下で実験可能なパルスチューブ冷凍機付き大型真空チャンバーを開発し，水氷及びエタノール氷の作成を行った．氷試料の作成前に乾燥窒素をチャンバー内に循環させ，実験結果に影響する霜の影響を取り除くことができた．また，氷模擬物質を用いた周期振動実験を行い，エネルギー減衰率を求めた．エネルギー減衰率は周波数が小さくなるほど，指数関数的に減少することがわかった．
最後に，氷衛星の衝突史の解明に重要な水氷の複数回衝突破壊実験を行った．その結果，衝突回数に依らず標的に与えられた衝突エネルギーの総計で破壊の程度が決まることがわかった．

研究成果

• [雑誌論文] Experimental study on impact-induced seismic wave propagation through granular materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Matsumoto, E., and Arakawa, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 260 ページ: 320-331
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2015.07.032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impact strength of small icy bodies that experienced multiple collisions (2014)
  • 著者名/発表者名: Minami Yasui, Ryo Hayama, and Masahiko Arakawa
  • 雑誌名: Icarus 巻: 233 ページ: 293-305
  • 査読あり
• [雑誌論文] 太陽系における高速度衝突現象と惑星の起源と進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦，保井みなみ，嶌生有理
  • 雑誌名: 日本高圧力学会学会誌「高圧力の科学と技術」 巻: 24 ページ: 13-20
  • NAID: 130003391930
  • 査読あり
• [学会発表] Oblique impact experiments on porous gypsum and silica glass spheres simulating planetesimals (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Yoshida, Y., Matsue, K., Takano, S., Arakawa, M., and Ogawa, K.
  • 学会等名: MISASA VI “Frontiers in Earth and Planetary Materials Research: Origin, Evolution and Dynamics”
  • 発表場所: ブランアート三朝（鳥取県・東伯郡）
  • 年月日: 2016-03-08
  • 国際学会
• [学会発表] 氷・砂レゴリス層へのクレーター形成実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野翔太，荒川政彦，保井みなみ，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2015年度秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] Experimental study on impact disruption of porous asteroids: Effects of oblique impact and multiple collisions on impact strength (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Matsue, K., Takano, S., and Arakawa, M.
  • 学会等名: IAU XXIX General Assembly
  • 発表場所: ハワイ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] 氷・岩石混合物のレオロジーに関する実験的研究：宇宙雪氷学的応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，荒川政彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
  • 招待講演
• [学会発表] 氷・石英砂混合標的に対する高速度クレーター形成実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野翔太，荒川政彦，保井みなみ，長谷川直
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 粉粒体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，松榮一真，荒川政彦，辻堂さやか，高野翔太，長谷川直
  • 学会等名: 平成26年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所、神奈川県相模原市
  • 年月日: 2015-02-23 – 2015-02-24
• [学会発表] 石膏の衝突破壊強度に対する複数回衝突の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年度秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 氷地殻を模擬した氷・砂混合物に対する高速度クレーター形成実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野翔太，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年度秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 粉流体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究II (2014)
  • 著者名/発表者名: 松榮一真，荒川政彦，保井みなみ，松本恵里，辻堂さやか，高野翔太，小林直樹，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年度秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 高速度域におけるクレーターエジェクタ速度のスケール側に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻堂さやか，保井みなみ，荒川政彦，松榮一真，高野翔太，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年度秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 雪の衝突圧密に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，横田みずき，坂本花菜，荒川政彦
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2014・八戸）
  • 発表場所: 八戸工業大学、青森県八戸市
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-22
• [学会発表] 雪・氷の二層構造標的上へのクレーター形成実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦，齋田美香，保井みなみ
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2014・八戸）
  • 発表場所: 八戸工業大学、青森県八戸市
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-22
• [学会発表] Experimental study on the impact-induced seismic wave propagating through granular materials: Implications for a future asteroid mission (2014)
  • 著者名/発表者名: Minami Yasui, Eri Matsumoto, Masahiko Arakawa, Kazuma Matsue, Naoki Kobayashi
  • 学会等名: Asteroids, Comets, Meteors (ACM) 2014
  • 発表場所: Marina Congress Center, Helsinki, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-04
• [学会発表] Experimental study on the ejecta-velocity distributions caused by low-velocity impacts on quartz sand (2014)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Tsujido, Masahiko Arakawa, Ayako I. Suzuki, Minami Yasui
  • 学会等名: Asteroids, Comets, Meteors (ACM) 2014
  • 発表場所: Marina Congress Center, Helsinki, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-04
• [学会発表] 粉流体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本恵里，保井みなみ，荒川政彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] はやぶさ２・SCIの地上較正実験：クレーターサイズについて (2014)
  • 著者名/発表者名: 門野敏彦，荒川政彦，辻堂さやか，保井みなみ，長谷川直，黒澤耕介，白井慶，早川雅彦，岡本千里，佐伯孝尚，今村裕志，矢野創，中澤暁，小川和律，飯島祐一，平田成，高木靖彦，和田浩二
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] 多孔質物質の動的圧密実験：微惑星前駆天体の衝突圧密への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，横田みずき，坂本花菜，荒川政彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] 氷・岩石微惑星の衝突破壊に関する実験的研究：同サイズ天体の衝突破壊に対する衝突角度の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河本泰成，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] 砂を伝播する衝突励起応力の減衰過程に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松榮一真，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] 氷衛星表面を模擬した氷・砂混合物に対するクレーター形成実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野翔太，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] 焼結ガラスビーズの熱伝導率と音速の測定実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 津田彰子，小川和律，坂谷尚哉，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [学会発表] 「はやぶさ２」SCIの地上較正実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 門野敏彦，荒川政彦，辻堂さやか，保井みなみ，長谷川直，黒澤耕介，白井慶，早川雅彦，岡本千里，佐伯孝尚，今村裕志，矢野創，中澤暁，小川和律，飯島祐一，平田成，高木靖彦，和田浩二
  • 学会等名: 平成25年度スペースプラズマ研究会
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
• [学会発表] フラッシュX線を用いた衝突圧密に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦，保井みなみ，辻堂さやか，長谷川直
  • 学会等名: 平成25年度スペースプラズマ研究会
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
• [学会発表] Experimental study on the impact strength of icy bodies damaged by multiple collisions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Hayama, Minami Yasui (presenter), and Masahiko Arakawa
  • 学会等名: 8th Workshop on Catastrophic Disruption in the Solar System
  • 発表場所: Hapuna Beach Prince Hotel, Kona, Hawaii
• [学会発表] 雪の動的圧密実験：氷微惑星の低速度衝突圧密への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，坂本花菜，荒川政彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] 雪・氷の二層構造標的上へのクレーター形成実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦，斉田美香，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] 複数回衝突を受けた氷天体の衝突破壊強度に関する実験的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽山遼，荒川政彦（発表者），保井みなみ，嶌生有理
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] クレーターエジェクタ速度のスケール則に関する実験的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 辻堂さやか，鈴木絢子，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] 事前衝突を経験した多結晶氷の衝突破壊条件に関する実験的研究：氷天体の蓄積ダメージの見積もり (2013)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，羽山遼，荒川政彦
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年度秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
• [学会発表] 普通コンドライト母天体を形成した微惑星の低速度衝突実験：同サイズ試料の衝突破壊に対する斜め衝突の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河本泰成，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年度秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
• [学会発表] 砂への低速度衝突による衝突励起地震の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本恵里，荒川政彦，保井みなみ，小林直樹
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年度秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
• [学会発表] はやぶさ２小型衝突装置の中空弾丸がクレーター形成過程に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦，門野敏彦，辻堂さやか，保井みなみ，長谷川直，白井慶
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年度秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
• [図書] 新版雪氷辞典 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ（分担執筆）
  • 総ページ数: 315
  • 出版者: 古今書店
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻ホームページ
  • URL: http://www.planet.sci.kobe-u.ac.jp/experiment/yasui.html
• [備考] 実験惑星科学研究室ホームページ
  • URL: http://epsl.sakura.ne.jp/EPSL-Kobe/Welcome.html
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻 ホームページ
  • URL: http://www.planet.sci.kobe-u.ac.jp
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻 実験惑星科学教育研究分野 ホームページ
  • URL: http://epsl.sakura.ne.jp/EPSL-Kobe/Welcome.html
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻ホームページ
  • URL: http://www.planet.sci.kobe-u.ac.jp/study/list/experiments/yasui.html
• [備考] 実験惑星科学研究室ホームページ
  • URL: http://www.edu.kobe-u.ac.jp/fsci-epsl/