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2017 Fiscal Year Annual Research Report

地球と系外地球型惑星の大気形成過程及びマントルと大気の化学的共進化の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 15J09448
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

黒川 宏之  東京工業大学, 地球生命研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Keywords地球 / 火星 / 系外惑星 / 大気 / マントル / 惑星形成 / 惑星進化
Outline of Annual Research Achievements

2017年度は火星の大気進化に関して、理論モデルと同位体地球化学的指標を融合させた新しい手法による研究成果をまとめた論文を出版した。この研究により、40億年前の火星は厚い大気を纏っていたことを突き止めた。
また、この理論モデルを地球・金星にも適用し、3つの地球型惑星の大気形成過程を比較した成果を学術誌に論文投稿した。3つの惑星の窒素・希ガス量の比較から、金星における原始惑星系円盤ガス捕獲大気の保持と火星における太陽風駆動の大気散逸がこれらの惑星の大気進化に影響を及ぼしたと結論づけた。
地球の表層-マントル間の水循環について、同様に理論モデルと地球化学的指標を組み合わせた手法による研究成果を学術誌に論文投稿した。初期地球の海水量は現在の2-3倍程度多く、大気散逸やマントルへの沈み込みによって海水量が減少してきたシナリオを提唱した。この研究により、地球の海水量進化に関する新しい指標(初期地球マントルの水素同位体比組成)を提案した。
系外惑星の大気形成過程については、新たに流体力学シミュレーションに着手し、研究成果をまとめて学術誌に論文投稿した。この研究では、原始惑星系円盤内における地球型惑星の円盤ガス大気捕獲過程が効率的に起こることを示した。
上述の太陽系内外の地球型惑星の大気形成・進化、水循環の理論的研究を着実に遂行して得られた知見を統合し、研究課題である地球型惑星の大気形成過程・マントルとの共進化過程の総合的な理解を得ることができた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A Lower Limit of Atmospheric Pressure on Early Mars Inferred from Nitrogen and Argon Isotopic Compositions2018

    • Author(s)
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • Journal Title

      ICARUS

      Volume: 299 Pages: 443-459

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.icarus.2017.08.020

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A Bayesian Approach to Deriving Ceres Surface Composition from Dawn VIR Data: Initial Quantification of Bright Spot and Typical Dark Material Phases with This Method2018

    • Author(s)
      Kurokawa, H., Ehlmann, B. L., Ammannito, E., De Sanctis, M. C., Lapotre, M., Usui, T., Stein, N. T., Prettyman, T., Raponi, A., and Ciarniello, M.
    • Organizer
      49th Lunar and Planetary Science Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recycling of the planetary atmospheres embedded in a protoplanetary disk: a comparison between isothermal and non-isothermal simulations2018

    • Author(s)
      Kurokawa, H. and Tanigawa, T,
    • Organizer
      Tuebingen Winter-Workshop 2018 on the Formation of Low-Mass Early Planetary Atmospheres
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gas dynamics of Martian primary atmosphere2018

    • Author(s)
      Kurokawa, H.
    • Organizer
      Circumplanetary Disks and Satellite Formation
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 原始惑星系円盤ガスと惑星大気のリサイクリング:等温・非等温計算の比較2018

    • Author(s)
      黒川 宏之, 谷川 享行
    • Organizer
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [Presentation] Suppression of atmospheric recycling of protoplanets in a protoplanetary disk by buoyancy barrier: implications for the formation super-Earths2018

    • Author(s)
      Kurokawa, H. and Tanigawa, T
    • Organizer
      DTA SYMPOSIUM VIII: Challenge to Super-Earths and Their Atmospheres―Where do they come from?
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 火星大気進化モデルの構築:元素・同位体組成からの制約2018

    • Author(s)
      黒川 宏之, 黒澤 耕介, 臼井 寛裕
    • Organizer
      第19回惑星圏研究会
    • Invited
  • [Presentation] Evolution of the water cycle since the Archean as constrained by hydrogen isotopes2017

    • Author(s)
      Kurokawa, H., Foriel, J., and Laneuville, M.
    • Organizer
      Goldschmidt 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Volatile delivery and evolution of terrestrial planets: a theoretical and geochemical perspective2017

    • Author(s)
      Kurokawa, H.
    • Organizer
      Joint meeting of Multi-scale asteroid science & Aqua planetology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 地球型惑星の大気と海の形成と進化2017

    • Author(s)
      黒川 宏之
    • Organizer
      宇宙生命計算科学連携拠点第3回ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] Cycles and escape of water on Earth and Mars: implications from hydrogen isotopic compositions2017

    • Author(s)
      Kurokawa, H., Usui, T., and Foriel, J.
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 40億年前の火星は厚い大気に覆われていた ―太古の隕石に刻まれた火星環境の大変動―

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2017/039129.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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