Water-ice interactions on Solar Sustem bodies

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Aqua planetology
• Project/Area Number: 17H06456
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Sekine Yasuhito 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60431897)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷 篤史 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (10335333) ; 荒川 雅 九州大学, 理学研究院, 助教 (10610264) ; 野口 直樹 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50621760)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 固体惑星・衛星・小惑星 / 地球惑星物質 / 宇宙・惑星化学 / 物理化学

Outline of Final Research Achievements

On planets, chemical reactions driven by sunlight occur, resulting in surface oxidation. Mars may have experienced such oxidation and to have been covered with iron oxide. On icy satellites, oxidants are incorporated into the ice crust and affect geologic activity. In this study, we addressed the questions of why Mars is red and why ice-satellite tectonics is diverse. For the former, we found that Martian climate change is the driving force, and that the accumulation of oxidants during cold periods and their release during warm periods is the key to oxidation. In the latter, the supply of impurities to icy crust was found to cause the dichotomy in tectonics. In particular, when impurities are supplied to an interior ocean from the upper surface, surface renewal becomes active, while when impurities are supplied from the lower surface of an interior ocean, surface renewal is limited.

Free Research Field

惑星科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、量子物理化学、高圧科学、惑星科学を専門とする研究者が分野を超えて集結し、最先端の手法やアイディアを火星や氷衛星という対象に効果的に導入することが特色であり、新しい研究領域を拓くものである。これにより、これまで困難であった表層の水や氷に関連する物理化学過程をモデル化することができる。また、化学過程と物理過程を一つの枠組みで発展させることも独創的な点である。これによって、反応と循環の相互作用を扱うことが可能になり、水環境の多様性や時間進化がいかに制御されるのか、そのフィードバック全体像を理解することができる。