底部マグマオーシャンから始まる地球ダイナモの初期進化過程
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21K03725
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 太 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20467012)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | ダイナモ / 初期地球磁場 / 底部マグマオーシャン / コア / コアーマントル結合 / 数値シミュレーション / 地球磁場 / 初期進化 |
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| Outline of Research at the Start |
地球の中心核を模した回転球または球殻内における電磁流体の対流によるダイナモ作用の数値シミュレーションを大規模かつ系統的に行い，得られたコア，底部マグマオーシャンの対流，磁場データを解析する。古地磁気学的な解析方法も利用することで観測データとの比較を可能にする。計算機能力の都合上エクマン数等扱うことのできるパラメータの範囲は限定されるが，エクマン数に対しては依存性を確認するために，出来るだけ広い範囲(0.001-0.00001)を採用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
初期地球磁場の生成過程を3次元の数値ダイナモシミュレーションを用いて調査した。底部マグマオーシャンの厚さと核半径は大きく異なり、核内部からの磁気エネルギー供給がマグマオーシャンダイナモの成立に重要であると考えられている。特に、差分回転によるオメガ効果が核内部の強いトロイダル磁場の生成過程として有望であり、核内で生成される磁場の形態と強さはマグマオーシャンダイナモに大きな影響をもつと期待される。本研究では核のダイナモが双極子的対称性を持つ解と四重極子的対称性を持つ解の発生条件および、その生成維持過程をキネマティックダイナモ問題を解いて調べた。古典的な流れ場を用いた場合四重極子的解が得られなかったことから、速度場には差分回転のエネルギーと対流のエネルギーが等分配された流れを用いた。速度場を固定したキネマティックダイナモ問題で定常解の探査を行った結果、双極子的解と四重極子的解に対する臨界磁気レイノルズ数が約3倍異なることが分かった。エネルギーのスペクトル解析を行った結果、いずれの解においても軸対称トロイダル磁場が卓越し、ポロイダル磁場からの寄与は小さかった。ポロイダル磁場の生成過程について平均場理論に基づいて解析した結果、双極子的解についてはアルファ効果的過程で解釈が可能であった。一方、四重極子的解については非軸対称成分の寄与が大きいことから、簡単な平均場理論のみで解釈することは難しいことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、マグマオーシャン側と核側単独の場合でのダイナモについて計算を進め、それぞれに対して有望な結果を得ることができている。これらの結果は次年度にコアとマントルを結合させたダイナモ計算を行った結果を解釈するための基礎的なデータとなる。以上より、研究の進捗状況は概ね順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
底部マグマオーシャンと核内部のダイナモ作用を同時に考慮した数値シミュレーションを行う。得られた結果に基づきマグマオーシャンダイナモの特徴および、初期の地球磁場に関する考察をおこない、本研究をまとめ上げることを目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
