Magma compositions in mare volcanism on the early Moon

• Project/Area Number: 17K05633
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: The University of Tokyo (2019-2021); Nagoya University (2017-2018)
• Principal Investigator: Morota Tomokatsu 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (30415898)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 月 / 海の火成活動 / マグマ組成 / 線状重力異常 / 熱史

Outline of Final Research Achievements

The magnitude of magma activity before the basin-forming period (>3.9 Ga) remains unknown, because these magmas could hardly extrude to the surface before topographic lows were formed by basin-forming impacts. In order to verify the existence of pre-basin basalts and estimate its total volume we investigated whether the intrusive materials are exposed around large craters superposed on Linear Gravity Anomalies (LGAs). We found regions with high Fe content (12-14 wt%) and mineral abundance ratio close to the basaltic composition compared to the lower crustal material. It is highly likely that the high Fe-rich material is originated from intrusive materials that constitute the LGA.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

惑星初期の熱進化の理解は惑星の初期状態を理解する上で重要であるが，太陽系初期における活発な天体衝突によってその記録は不鮮明であった．本研究は月の初期に地殻に貫入したと思われる玄武岩を発見し，そのマグマ組成に制約を与えることに成功した．この成果は月初期のマントル構造とマグマソースの深さを制約するものであり，月の初期状態復元に向けて基礎情報となるものであり，学術的意義が高い．

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Johns Hopkins University APL(米国)
• [Journal Article] Size?frequency measurements of meter-sized craters and boulders in the lunar polar regions for landing-site selections of future lunar polar missions (2022)
  • Author(s): Kawashima O.、Morota T.、Ohtake M.、Kasahara S.
  • Journal Title: Icarus Volume: 378 Pages: 114938-114938
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2022.114938
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magma eruption ages and fluxes in the Rembrandt and Caloris interior plains on Mercury: Implications for the north-south smooth plains asymmetry (2022)
  • Author(s): Hirata Kaori、Morota Tomokatsu、Sugita Seiji、Ernst Carolyn M.、Usui Tomohiro
  • Journal Title: Icarus Volume: 382 Pages: 115034-115034
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115034
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Global classification of lunar reflectance spectra obtained by Kaguya (SELENE): Implication for hidden basaltic materials (2018)
  • Author(s): Hareyama, M., Y. Ishihara, H. Demura, N. Hirata, C. Honda, S. Kamata, Y. Karouji, J. Kimura, T. Morota, H. Nagaoka, R. Nakamura, S. Yamamoto, Y. Yokota, M. Ohtake
  • Journal Title: Icarus Volume: 321 Pages: 407-425
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2018.11.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Initial inflight calibration for Hayabusa2 optical navigation camera (ONC) for science observations of asteroid Ryugu (2018)
  • Author(s): Suzuki, H., M. Yamada, K. Kameda, T. Kouyama, E. Tatsumi, R. Honda, H. Sawada, N. Ogawa, T. Morota, C. Honda, N. Sakatani, M. Hayakawa, Y. Yokota, and S. Sugita
  • Journal Title: Icarus Volume: 300 Pages: 341-359
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2017.09.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lateral heterogeneity of lunar volcanic activity according to volumes of mare basalts in the farside basins (2017)
  • Author(s): Taguchi, M., T. Morota, and S. Kato
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research (Planet) Volume: 122 Issue: 7 Pages: 1505-1521
  • DOI: 10.1002/2016je005246
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magma source transition of lunar mare volcanism at 2.3 Ga (2017)
  • Author(s): Kato, S., T. Morota, S. Watanabe, Y. Yamaguchi, M. Ohtake, and H. Otake
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 52 Issue: 9 Pages: 1899-1915
  • DOI: 10.1111/maps.12896
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparison of Magma Activities in the Rembrandt and Caloris Interior Smooth Plains on Mercury: 1,2 1 1 3 Implications for the Lateral Heterogeneity in Magma Activity (2022)
  • Author(s): K. Hirata, T. Morota, S. Sugita, C. M. Ernst, and T. Usui
  • Organizer: 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] METER-SIZED CRATERS AND BOULDERS AROUND LUNAR SOUTH POLE SHACKLETON AND 11211 NORTH POLE WHIPPLE CRATERS (2022)
  • Author(s): O. Kawashima, T. Morota, M. Ohtake, and S. Kasahara
  • Organizer: 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 月面上の舌状衝上断層付近におけるボルダー崩れの成因の解明：最大加速度の距離減衰式に基づく震源の推定 (2020)
  • Author(s): 池田 あやめ、熊谷 博之、諸田 智克
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [Presentation] 水星のRembrandt盆地とCaloris盆地内のマグマ噴出の量と年代 (2020)
  • Author(s): 平田 佳織、諸田 智克、杉田 精司
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [Presentation] アルテミス計画参画に向けた月のプラズマ・ダスト環境に関する検討 (2020)
  • Author(s): 臼井 英之、西野 真木、並木 則行、稲富 裕光、大竹 真紀子、諸田 智克、臼井 寛裕
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「日本のアルテミス計画参加に向けた理学的・工学的検討」報告 (2020)
  • Author(s): 並木 則行、稲富 裕光、臼井 英之、諸田 智克、西野 真木、大竹 真紀子、臼井 寛裕
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [Presentation] 月の地質進化と縦孔周辺探査２ (2020)
  • Author(s): 諸田智克
  • Organizer: 第64回宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] 月面のクレータ斜面におけるボルダー崩れの成因の検討:舌状衝上断 層での月震と斜面上の少クレータ形成による震動の比較 (2020)
  • Author(s): 池田 あやめ、熊谷 博之、諸田 智克
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 月の海のマグマ噴出過程と時間変化 (2019)
  • Author(s): 諸田智克
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 衝突盆地のリング構造を用いた月初期のマグマ活動の痕跡調 (2019)
  • Author(s): 池田あやめ，諸田智克，長岡央
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 月の地質進化と縦孔周辺探査 (2019)
  • Author(s): 諸田智克
  • Organizer: 第63回宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] クレータ統計からみた月の進化と衝突史 (2018)
  • Author(s): 諸田智克
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Invited
• [Presentation] UZUME 計画と月の火成活動研究 (2018)
  • Author(s): 諸田智克
  • Organizer: 第62回宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] CONSTRUCTION OF NEW RESTRICTED GAUSSIAN MODEL TO DERIVE MODAL MINERALOGY AND ELEMENTAL COMPOSITION FROM SPECTRAL DATA (2018)
  • Author(s): Shinsuke Kato, Tomokatsu Morota, Yasushi Yamaguchi, Sei-ichiro Watanabe, Hisashi Otake, Makiko Ohtake, Tokuhiro Nimura
  • Organizer: 49th Lunar and Planetary Science Conference
• [Presentation] NEAR-FAR ASYMMETRY OF MAGMA PRODUCTION OF THE MOON: CONSTRAINTS FROM MARE VOLUMES WITHIN THE FARSIDE IMPACT BASINS (2018)
  • Author(s): Taguchi, M., T. Morota, S. Kato
  • Organizer: 49th Lunar and Planetary Science Conference
• [Presentation] 月のマグマ噴出量から制約される噴出プロセスとマグマ生成量の表／裏二分性 (2017)
  • Author(s): 田口雅子, 諸田智克 , 加藤伸祐
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [Presentation] 月の後期火成活動の玄武岩組成の特徴 (2017)
  • Author(s): 加藤 伸祐、諸田 智克、山口 靖、渡邊 誠一郎、大嶽 久志、大竹 真紀子、二村 徳宏
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [Presentation] はやぶさ2 ONCデータによるRyugu表面ラフネスの推定:着陸点選定訓練データを用いた検討 (2017)
  • Author(s): 諸田智克，千秋博紀，横田康弘，坂谷尚哉，巽瑛理，杉田精司，本田理恵，本田親寿，山田学，平田成，平田直之，三浦昭，山口智宏，田中智，はやぶさ２光学航法カメラチーム
  • Organizer: 日本惑星科学会2017年度秋季講演会
• [Presentation] 「かぐや」連続スペクトルデータを用いた月の後期火成活動における玄武岩の鉱物量比の推定 (2017)
  • Author(s): 加藤 伸祐、諸田 智克、山口 靖、渡邊 誠一郎、大嶽 久志、大竹 真紀子、二村 徳宏
  • Organizer: 日本惑星科学会2017年度秋季講演会
• [Presentation] フォボスのクレーター緩和評価と他天体との比較に基づく表層進化過程の検討 (2017)
  • Author(s): 森田 晟也, 諸田 智克, 渡邊 誠一郎
  • Organizer: 日本惑星科学会2017年度秋季講演会
• [Book] 図説地球科学の字典 「9.5 地球の衛星，月」 (2018)
  • Author(s): 諸田智克，
  • Total Pages: 248
  • Publisher: 朝倉書店