月の地殻熱流量の再解析:ルナプロスペクタによるデータを利用した熱モデルの構築

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640413
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 水谷 仁 宇宙科学研究所, 惑星研究系, 教授 (00011578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早川 雅彦 宇宙科学研究所, 惑星研究系, 助手 (40228557) ; 田中 智 宇宙科学研究所, 惑星研究系, 助手 (30249932) ; 藤村 彰夫 宇宙科学研究所, 惑星研究系, 教授 (70173458)
• Keywords: 月 / 地殻熱流量 / プロスペクタ / クレメンタイン / 月地殻 / 重力 / 月地形 / 有限要素法

Research Abstract

ルナプロスペクタに搭載されたガンマ線スペクトロメーターによって月全面のTh存在度分布が明らかになってきた。Th存在度が分かれば、月岩石のU/Th比、K/U比、K同位体比(これらは月岩石の種類によってあまり変化しない一定値を取ることが分かっている)を使って、月の地殼に存在する放射性発熱元素存在度、U,Th、K40の分布を決めることが出来る。またクレメンタイン衛星によって得られた高度計データ、重力から月の起伏、地殻の厚さの分布を決めることができる。これらの最近の月探査のデータを使って、アポロ計画で得られた月熱流量を再解析することが本研究の目的であった。この目的のために、本年度は以下のような研究を実施した。最終的結果は次年度以降の研究に持ち越されているが、研究に必要な基本的な道具立てについて準備が終了したと考えている。
(1)月地殻の厚さの推定:高度計データ、重力データを使って、月の地殻の厚さの分布を推定した。ここでは地殼の密度を一定としたこと、晴れの海の近傍の地殼厚さをアポロ月震観測データによって推定された60kmとするなどの仮定が含まれている。これらの仮定をゆるめた場合の地殼厚さ推定値の不確定度についても検討した。
(2)数値計算プログラムの開発:地殻の厚さ、地形起伏データ、地殼内の放射性発熱元素分布を取り入れて、定常熱伝導方程式を解く有限要素法プログラムについて検討した。ノード数30000までのプログラムについては現実的な有限要素解析が可能である事を示した。しかしこれで月全面を表現するのは困難であるので、将来的にはさらに大規模な数値計算コードを開発する必要がある。本研究の時間的制約を考えると、小規模な数値シミュレーションを重ねて、月全面についての結果を求めていく手法が効率的であると考えられる。

Research Products

• [Publications] Tanaka S.,Yoshida S,Hagermann A,Hayakawa M,Fujimura A,Mizutani H.: "In Situ Lunar Heat Flow Experiment Using the LUNAR-A Penetrator"Lunar Planet. Sci.. 32. 1495 (2001)
• [Publications] Yoshida S.,Tanaka S.,Hagermann A,Hayakawa M,Fujimura A,Mizutani H.: "Derivation of Globally Averaged Lunar Heat Flow from the Local Heat Flow Values and the Thorium Distribution at the Surface : Expected Improvement by the LUNAR-A Mission."Lunar Planet.Sci.. 32. 1571 (2001)