スパースモデリングが拓く太陽系博物学：ハヤブサ後の小惑星探査戦略の創出

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
• Project/Area Number: 25120006
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮本 英昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00312992)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉田 精司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80313203) ; 栗谷 豪 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (80397900)
• Project Period (FY): 2013-06-28 – 2018-03-31
• Keywords: 隕石 / 小惑星 / 太陽系探査 / スパースモデリング / 反射スペクトル / 全岩組成 / データベース

Outline of Annual Research Achievements

当初計画通り、課題（１）元素組成データベースの構築、課題（２）隕石・小惑星のスペクトルデータベース構築と解析、課題（３）隕石と小惑星のデータベース間の比較、に関する研究を行った。（１）に関しては、継続的にデータベースの拡充を行っており、現在隕石総数として2041個が登録されている。さらにハンドヘルド型蛍光X線分析装置を用いて、惑星科学班が所蔵する隕石の組成計測をすすめ、国内外の学会で発表した。さらに同位体のデータについても同データベースに追記しており、これと組成との多変量解析を行うことで、新しい分類となる可能性も見出された。（２）に関して、解析に使いやすいデータベースの作成および追加を継続的に行っており、特に一部の隕石（30種、計303個）については0.3～4マイクロメートルまで拡張した。小惑星については、0.45～2.45マイクロメートルまでで365個、3マイクロメートルも含むものも数個がデータベース化された。これらに対し交換モンテカルロ法や多変量解析を駆使して反射スペクトルの分類を行い、国際誌での出版、および学会発表を行った。（３）について、スパースモデリング班や非線形班、セミパラメトリックベイズ班と連携して距離学習を用いた分類と、この可視化に成功した。さらに隕石・小惑星の各データのクラスタをマッチングさせるために、教師アリクラスタリング解析を行い、クラスタ相互の距離構造が類似するようにクラスタリング具のマッチング解析も行った。こうした成果は学会に投稿し、次年度前半に発表予定となっている。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究は（１）隕石の元素組成データベースの構築、（２）反射スペクトル・データベースの構築、（３）それらのスパースモデリングによる対比という３つの課題を掲げている。
（１）については既に構築は終了しており、分析数5628個、試料数2041個の大きなデータベースとなっている。その中で信頼度の高い値についての解析は論文として出版しているが、さらに同位体比等、当初予定していなかった内容も加味して検討を進めており、現在論文を執筆中である。（２）についても既に当初予定していたデータベースは完成しており、交換モンテカルロ法や多変量解析を駆使したスペクトル分類を行い、国際誌に出版している。（３）は他班と連携し距離学習、可視化、スペクトルマッチングを行っており、論文を準備している。

Strategy for Future Research Activity

課題（１）の主要部分はほぼ終了しているが、スピンオフとして２つの重要な要素を見出したのでこの方向での詳細検討を行う。１つ目は、同位体に関する情報を取り入れたうえで多変量解析を行うというもの。もう一つはハンドヘルドXRFを利用し地球の岩石も含めてデータベースを拡大し解析に用いるというものである。
課題（２）についても、基本的には当初予定していた課題は終了しているが、交換モンテカルロ法による分析をさらに進め、対象となる造岩鉱物を拡張するすることを予定している。
課題（３）については、スパースモデリング班、非線形班、セミパラメトリックベイズ班と共に距離学習、可視化、スペクトルマッチングを進めており、この成果を論文化していく。

Research Products

• [Journal Article] Intensive hydration of the wedge mantle at the Kuril arc-NE Japan arc junction: implications from mafic lavas from Usu Volcano, northern Japan (2016)
  • Author(s): Kuritani, T., Tanaka, M., Yokoyama, T., Nakagawa, M. and Matsumoto, A.
  • Journal Title: Journal of Petrology Volume: 57 Pages: 1223-1240
  • DOI: 10.1093/petrology/egw038
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Groundwater flow induced collapse and flooding in Noctis Labyrinthus, Mars. (2016)
  • Author(s): Rodriguez J.A.P., Zarroca M., Linares R., Gulick V., Weitz C.M., Yan J., Fairen A.G., Miyamoto H.
  • Journal Title: Planetary and Space Science Volume: 124 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1016/j.pss.2015.12.009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tsunami waves extensively resurfaced the shorelines of an early Martian ocean. (2016)
  • Author(s): Rodriguez J.A.P, Fairen A.G, Tanaka K.L, Zarroca M., Linares R., Platz T., Komatsu G., Miyamoto H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 25106
  • DOI: 10.1038/srep25106
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Geomorphological indication of ancient, recent, and possibly present-day aqueous activity on Mars. (2016)
  • Author(s): Dohm J.M., Miyamoto H
  • Journal Title: J. Geography. Volume: 125 Pages: 121-132
  • DOI: DOI 10.5026/jgeography.125.121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 地形学から見た火星の表層環境史と生命探査 (2016)
  • Author(s): 宮本 英昭, 小松 吾郎, ドーム ジェームズ, 逸見 良道, 臼井 寛裕, 山岸 明彦
  • Journal Title: 地学雑誌 Volume: 125 Pages: 171-184
  • DOI: 10.5026/jgeography.125.171.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rayed craters on Dione: Implication for the dominant surface alteration process (2016)
  • Author(s): Hirata N., Miyamoto H
  • Journal Title: Icarus Volume: 274 Pages: 116-121
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2016.03.021
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] スパースモデリングによる小惑星物質分布の理解に向けて (2016)
  • Author(s): 宮本英昭，新原隆史，洪鵬
  • Journal Title: 電子情報通信学会誌 Volume: 99 Pages: 411-417
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An automatic deconvolution method for Modified Gaussian Model using the Exchange Monte Carlo method: application to reflectance spectra of synthetic clinopyroxene. (2016)
  • Author(s): Hong, P.K., Miyamoto, H., Niihara, T., Sugita, S., Nagata, K., Dohm, J.M., Okada, M.
  • Journal Title: Journal of Geology & Geophysics Volume: 5 Pages: 3
  • DOI: 10.4172/2381-8719.1000243
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Conceptual Design of an In Situ K-Ar Isochron Dating Instrument for Future Mars Rover Missions (2016)
  • Author(s): Cho, Y., S. Kameda, Y. N. Miura, Y. Saito, S. Yokota, S. Kasahara, R. Okazaki, K. Yoshioka, K. Shibasaki, T. Oishi, and S. Sugita
  • Journal Title: Trans. Jpn. Soc. Aeronaut. Sp. Sci. Volume: 14 Pages: 89-94
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pk_89.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An in-situ K-Ar isochron dating method for planetary landers using a spot-by-spot laser-ablation technique. (2016)
  • Author(s): Cho, Y., S. Sugita, Y. N. Miura, R. Okazaki, N. Iwata, T. Morota, and S. Kameda
  • Journal Title: Planet. Sp. Sci. Volume: 128 Pages: 14-29
  • DOI: 10.1016/j.pss.2016.05.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Shock compression response of forsterite above 250 GPa (2016)
  • Author(s): Sekine, T., N. Ozaki, K. Miyanishi, Y. Asaumi, T. Kimura, B. Albertazzi, Y. Sato, Y. Sakawa, T. Sano, S. Sugita, T. Matsui, R. Kodama
  • Journal Title: Science Advances Volume: 2 Pages: s1600157
  • DOI: 10.1126/sciadv.1600157
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preflight calibration test results for optical navigation camera telescope (ONC-T) onboard the Hayabusa2 spacecraft (2016)
  • Author(s): Kameda, S., H. Suzuki, T. Takamatsu, Y. Cho, T. Yasuda, M. Yamada, H. Sawada, R. Honda, T. Morota, C. Honda, M. Sato, K. Shibasaki, S. Ikezawa, S. Sugita
  • Journal Title: Space Sci. Rev., Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s11214-015-0227-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Statistical classification of Apollo 16 impact melt using major element compositions. (2017)
  • Author(s): Niihara, T., Miyamoto, H., Kring, D.A
  • Organizer: Lunar Planet. Sci. Conf., XLVIII
  • Place of Presentation: Houston, TX, USA
  • Year and Date: 2017-03-20 – 2017-03-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inflight spectroscopic calibration of Hayabsusa2 optical navigation caemras (ONC) using Earth, Moon, Mars, and stars (2017)
  • Author(s): Sugita, S., H. Suzuki, E. Tatsumi, M. Yamada, H. Sawada, S. Kameda, T. Kouyama, R. Honda, T. Morota, C. Honda, K. Ogawa, K. Shirai, M. Hayakawa, N. Ogawa, Y. Iijima
  • Organizer: Lunar Planet. Sci. Conf., XXXXVIII
  • Place of Presentation: Houston, TX, USA
  • Year and Date: 2017-03-20 – 2017-03-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] New Crater scaling law for corase-grained targets based on dimensional analysis (2017)
  • Author(s): Tatsumi, E. and S. Sugita
  • Organizer: Lunar Planet. Sci. Conf., XXXXVIII
  • Place of Presentation: Houston, TX, USA
  • Year and Date: 2017-03-20 – 2017-03-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of Hayabusa-2/ONC sensitivity variation based on observed Moon images (2017)
  • Author(s): Kouyama, T., Y. Yokota, Y. Ishihara, R. Nakamura, S. Yamamoto, T. Matsunaga, M. Yamada, S. Kameda, H. Sawada, H. Suzuki, R. Honda, T. Morota, C. Honda, K. Ogawa, E. Tatsumi, N. Sakatani, M. Hayakawa, and S. Sugita
  • Organizer: Lunar Planet. Sci. Conf., XXXXVIII
  • Place of Presentation: Houston, TX, USA
  • Year and Date: 2017-03-20 – 2017-03-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] スパースモデリングの太陽系科学への応用 (2016)
  • Author(s): 宮本英昭，洪鵬，新原隆史，逸見良道，綿引ゆり杏，杉田精司，栗谷豪，日野英逸，斎藤侑輝，福水健次，A. Rodriguez
  • Organizer: 「スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成」 2016年度公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都港区・慶応大学
  • Year and Date: 2016-12-19 – 2016-12-20
• [Presentation] End-to-End Validation of an In-Situ K-Ar Isochron Dating Method for Planetary Landers: Isochron Analysis of Natural Rocks (2016)
  • Author(s): Cho, Y., S. Sugita, Y. N. Miura, R. Okazaki, N. Iwata, S. Kameda
  • Organizer: 3rd International Workshop on Instrumentation for Planetary Mission
  • Place of Presentation: Pasadena, California, USA
  • Year and Date: 2016-10-24 – 2016-10-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] LIBS for Martian Moons eXploration (MMX) (2016)
  • Author(s): Kameda, S., M. Horiuchi, Y. Cho, K. Ishibashi, K. Wada, T. Mikouchi, T. Nakamura, S. Sugita
  • Organizer: 3rd International Workshop on Instrumentation for Planetary Mission
  • Place of Presentation: Pasadena, California, USA
  • Year and Date: 2016-10-24 – 2016-10-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hayabusa2 Landing Site Selection Team, Scientific Strategy of Landing Site Selection for Hayabusa2 (2016)
  • Author(s): Yabuta, H., A. Nakato, M. Komatsu, T. Morota, M. Matsuoka, S. Sugita, Hiroi, To., K. Kitazato,, T. Okada, H. Senshu, S. Sasaki, T. Nakamura, N. Kobayashi, S. Watabnabe
  • Organizer: 9th Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2016-08-07 – 2016-08-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Geomorphological view of the aqueous history of Mars and candidates of current habitable environments. (2016)
  • Author(s): Miyamoto, H., Dohm, J.M.
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市・幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] フォボス内部構造の理解へ向けた戦略 (2016)
  • Author(s): 宮本英昭，新谷昌人，松本晃治，寺田直樹，西堀俊幸，菊地紘，逸見良道，新原隆史，田中宏幸，小川和律
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市・幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 隕石の蛍光X線エネルギースペクトルを用いた主成分分析 (2016)
  • Author(s): 新原隆史，洪鵬，宮本英昭，栗谷豪
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市・幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小惑星のアルベドと可視近赤外反射スペクトルの関係：熱的過程への示唆 (2016)
  • Author(s): 洪鵬，新原隆史，宮本英昭
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市・幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 隕石の近赤外波長域を含む反射スペクトルの主成分分析および岩石学的分類との比較 (2016)
  • Author(s): 綿引ゆり杏，新原隆史，洪鵬，斎藤侑輝，福水健次
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市・幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
  • Int'l Joint Research