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ダスト付着力のサイズ・組成依存性と衝突過程の実験的研究

Publicly Offered Research

Project AreaA Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy
Project/Area Number 21H00044
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

中村 昭子  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40260012)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywordsダスト / レゴリス / アグリゲイト / 付着力 / 小惑星 / 原始惑星系円盤 / 衝突 / 隕石 / 原始惑星円盤
Outline of Research at the Start

本研究は、サイズの異なる不規則形状ダストや炭素質ダストの付着力の測定を行う。さらに、付着力を測定したダストを用いて、ダスト流中にダストクラスターを発生させ、クラスターの充填率を測定し、クラスターどうしの衝突実験を行う。これにより、原始惑星系円盤におけるダストクラスターの、付着成長限界速度、跳ね返りの有無、衝突破壊過程を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、ダスト粒子の付着力測定とダストクラスターの成長過程について研究協力者(長足友哉氏)とともに以下の成果を得た。
付着力測定:前年度に引き続き遠心法を用いて粒子の付着力測定を行った。有機物を主体とする粒子の付着力測定を行い、同サイズの隕石破片の付着力の数倍大きい付着力を持つことを明らかにした。顕微鏡観察によると、有機物粒子の表面の凹凸スケールが、隕石破片よりも桁で大きい。このことが、隕石破片の付着力より数倍大きい付着力の原因となっている可能性が考えられる。一方、前年度に引き続き、超高速度遠心加速装置を用いた隕石粒子の付着力測定を行い、粒子に作用する模擬重力と付着力の関係についてのデータを取得し、解析を進めている。さらに、前年度に明らかにした隕石破片の付着力が破片サイズによらないこと、加熱により破片の表面水を減らした場合に付着力が標準状態の数倍となることを踏まえ、小惑星表面粒子の付着力について議論した論文を査読付英文誌に出版した。
ダストクラスターの衝突実験:自由落下するダスト流中にできるクラスターの充填率と、クラスターを構成するダストサイズ分布の関係についての実験データを得て解析を行った。クラスター充填率はダストサイズ分布(累乗分布とみなしたときのべき指数)に依存するのに対し、クラスター充填率の変化速度(進化のタイムスケール)は、ダストサイズ分布にはよらず、系に含まれるダストの最小サイズに依存する傾向を見出した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] High mobility of asteroid particles revealed by measured cohesive force of meteorite fragments2023

    • Author(s)
      Nagaashi Yuuya、Nakamura Akiko M.
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 9 Issue: 11

    • DOI

      10.1126/sciadv.add3530

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Weak and size-independent cohesive force of meteorite fragments: Implications for mobility of particles on a small body2023

    • Author(s)
      Nagaashi, Y., Nakamura, A.
    • Organizer
      54th Lunar and Planetary Science Conference
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粉体流中のダストクラスター成長に対するダストサイズ分布の効果2023

    • Author(s)
      長足 友哉,中村 昭子,長谷川 直,和田 浩二
    • Organizer
      令和4年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] The number of contact points and cohesive force of particles on small bodies2022

    • Author(s)
      Nagaashi, Y., Nakamura, A.
    • Organizer
      JpGU meeting 2022 (E session)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tensile strength of particle layers of irregularly shaped particles: Dependence on particle size and filling factor2022

    • Author(s)
      Nakamura, A., Ikushima, K., Nagaashi, Y.
    • Organizer
      JpGU meeting 2022 (E session)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダスト凝集過程に対するダストのサイズ効果と形状効果の識別2022

    • Author(s)
      長足 友哉, 中村 昭子, 長谷川 直,和田 浩二
    • Organizer
      JpGU meeting 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ダスト集合体の衝突圧密実験2022

    • Author(s)
      櫻井 諒太,長足 友哉,大村 知美,中村 昭子
    • Organizer
      天体の衝突物理の解明 (XVIII)~表層粒子から探る太陽系天体の進化~
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ダスト凝集現象に対するダストのサイズ分布の効果2022

    • Author(s)
      長足 友哉, 中村 昭子,長谷川 直, 和田 浩二
    • Organizer
      天体の衝突物理の解明 (XVIII)~表層粒子から探る太陽系天体の進化~
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Surface roughness and cohesion of impact fragments of meteorite targets2021

    • Author(s)
      Yuuya Nagaashi and Akiko Nakamura
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2021, online, May 30 - June 6
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 隕石粒子の低付着力が示唆する小惑星表面粒子の可動性2021

    • Author(s)
      長足友哉, 中村昭子
    • Organizer
      日本惑星科学会秋季講演会(オンライン)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 隕石破片の付着力は弱く大きさに依らない ―小惑星表面で粒子が動きやすいことを示唆―

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2023_03_22_03.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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