Elucidating the evolution of the surface environments of terrestrial planets by modeling atmospheric chemistry and elemental cycling
| Project/Area Number |
21K13976
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo (2023)
Tokyo Institute of Technology (2021-2022) |
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Principal Investigator |
黒川 宏之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80713643)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 地球 / 系外惑星 / 気候 / 大気化学 / 元素循環 / 炭素循環 / 太古代 / 窒素循環 / 地球型惑星 |
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| Outline of Research at the Start |
系外惑星観測の発展にともない，第2の地球の発見・特徴づけへの期待が高まっている．惑星表層環境はその大気に左右される．そして，大気進化を駆動するのは紫外線による光化学反応と元素循環である．系外地球型惑星の特徴づけの時代に先立ち，本研究では地球型惑星の大気と表層環境進化の理論予想を行う．研究手法としては，実験との比較から較正された大気化学・表層-マントル間の元素循環モデルを構築する．地質・地球化学的記録との比較から地球進化を再現するモデルパラメータを制約する．地球科学的情報・実験に立脚した現実的なモデルを用いて，主星スペクトル型・軌道半径の異なる系外地球型惑星の進化を解明し，観測的特徴を予想する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題の目的は、まず第一に、大気化学と元素循環による地球大気・表層水量進化を解明すること、第二の目的は、系外ハビタブル惑星の大気・表層水量進化の多様性を理論予想することであった。研究期間全体を通じて、研究はおおむね順調に計画通り実施された。本研究では、地球型惑星の気候計算・大気化学計算・元素循環計算を組み合わせた惑星大気・表層水量進化の理論モデルを構築した。まず、地球・系外惑星を含む多様な地球型惑星への応用を想定し、主星スペクトル型・主星と惑星との距離（軌道半径）、大気窒素・二酸化炭素・一酸化炭素・メタン分圧というパラメータの幅広い範囲について、気候および大気化学の理論モデル計算を実施した。その結果、元素循環による惑星進化計算に使用可能な気候・水損失率のデータベースを作成することができた。また、これらの結果を詳細に解析することで、従来あまり着目されてこなかった窒素・一酸化炭素といった非温室効果ガスが気候・水損失進化に及ぼす影響について新たな知見を得ることができた。そして、これらの気候・大気化学計算の結果を組み込んだ元素循環の理論モデル計算を実施した。その結果、地球マントルの酸化還元状態、地球の総炭素量、大気とマントル間の初期炭素分配状態といったパラメータに応じて、地球が遂げる大気進化・表層水量進化を解明した。また、主星スペクトル型の異なる系外惑星の大気・水量進化の理論予想を行った。
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Report
(3 results)
Research Products
(43 results)
