The Origin of Water and Atmospheric Composition of Terrestrial Planets: Effects of Impact-Induced Atmospheric Erosion and Element Partitioning during the Accretion
| Project/Area Number |
19J21445
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 国内 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
櫻庭 遥 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
|
|---|
| Keywords | 地球型惑星初期進化 / 惑星表層環境 / マグマオーシャン / 惑星熱進化 / 元素分配 / 地球化学組成 / 金星初期進化 / 惑星科学 / 地球型惑星起源・進化 / 地球化学 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
同じ地球型惑星でも金星や火星の表層環境は地球とは大きく異なる。惑星の運命を分ける条件を探るため、大気や海洋の主成分である窒素や水素、炭素といった揮発性元素の存在量とその起源に着目する。惑星が集積する際に生じる金属コア形成や大気散逸過程において、地球型惑星の揮発性元素量がどのように進化したのかを理論計算によって明らかにする。本研究は、惑星形成に関する物理的理解と地球化学や固体地球科学の知見を融合させることで、地球型惑星の形成史および現在の表層環境や生命の起源を探る研究である。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
太陽系の地球型惑星の中でも灼熱乾燥の金星と温暖湿潤な地球、寒冷乾燥の火星はまるで異なる表層環境を持つ。本研究課題の目的は惑星集積・分化過程においてどのようにコア・マントル中の揮発性元素量、大気組成、表層水量が決定されたのかを明らかにすることで地球型惑星の表層環境の起源を解明することである。
本研究課題で中心的に取り組んできた地球揮発性元素組成の起源に関する研究成果を論文にまとめ国際学術雑誌 Scientific Reportsより出版した。本論文では昨年度までに構築した地球集積期の主要揮発性元素存在量進化の理論モデルを用いて、地球の全集積過程に渡る揮発性元素の獲得・分配・散逸過程の振る舞いを調べた。計算の結果、地球の構成材料となったと考えられるコンドライト母天体に対し相対的に炭素や窒素に枯渇した現在の地球の揮発性元素組成は、集積過程において炭素は主に金属コアへ分配され、窒素は主に後期天体集積期の衝突に伴う大気散逸によって宇宙空間へ失われたことによって説明できることを示した。
最終年度である令和３年度は、任意の軌道・サイズを持つ地球型惑星の集積進化を追跡できるよう、マグマオーシャンの熱進化モデルを新たに構築した。このモデルは惑星集積期に形成されるマグマオーシャンが様々なタイムスケールで固化する過程での表層・内部リザーバ間元素分配計算を可能にする。特にマグマオーシャンの冷却速度は惑星軌道に強く依存するため、様々な軌道を持つ惑星の初期進化を理解するため非常に重要である。我々は、地球型惑星集積期に惑星に出入りする熱収支を考慮し、各時刻のマグマオーシャン深さを計算する内部構造進化モデルを完成させた。このモデルを用いて地球型惑星集積期における水や炭素、窒素など惑星表層環境を決定づける揮発性元素の供給・分配・散逸の振る舞いを詳細に調査し、結果については現在論文にまとめて投稿準備中である。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
