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2015 Fiscal Year Research-status Report

月形成確率に関する理論的研究

Research Project

Project/Area Number 15K13562
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

玄田 英典  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任准教授 (90456260)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywordsジャイアントインパクト / 地球型惑星形成 / 月形成 / 原始月円盤 / 潮汐進化
Outline of Annual Research Achievements

地球には大きな月が1つだけ存在し、金星と水星には衛星が存在しない。これらは偶然なのか、それとも何か必然性があるのか? この問いの答えを科学的に明らかにするため、個別的に扱われていた地球型惑星形成プロセス、衛星形成プロセス、惑星―衛星系の潮汐進化を統一的に扱った計算コードを作成し、大規模数値計算を多数ラン実行することによって、地球型惑星が形成したときに月のような巨大な衛星が形成される確率を定量的に明らかにすることを本研究の目的としている。
平成27年度は、月形成に関わる以下の4つのプロセスを組み込んだ統一計算コードの作成を行った。(1) 原始惑星の軌道進化、(2) 原始惑星同士の衝突、(3) 円盤からの衛星形成、(4) 惑星-衛星系の潮汐進化。
また、個々のプロセスについて以下の改良を行った。(1) 原始惑星の軌道進化:これまでに申請者が開発してきたN 体コードを高速化した。高速化は、来年度行う多数ランの計算において極めて重要である。(2) 原始惑星同士の衝突:これまでに申請者が開発してきたSPH衝突計算コードを改良し、以前は岩石や鉄といった物質を模擬した半経験的な状態方程式しか扱えなかったコードを、熱力学に則した最新の状態方程式であるM-ANEOSを扱えるように改良した。(3) 円盤からの衛星形成:円盤質量が重い場合の半解析式[Ida et al. 1997]、円盤が中程度に軽い場合の半解析式[Hyodo et al. 2015]、円盤が軽いときの解析式[Charnoz et al. 2010]を連続的につないだフィッティング式を作った。(4) 惑星-衛星系の潮汐進化:地球-月系だけでなく系外惑星の衛星潮汐進化までを広く扱った潮汐進化コード[Atobe & Ida 2007]を使用した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、月形成に関わる4つのプロセスの改良とそれらを統一的に組み込んだ計算コードの作成を行った。これらは、当初予定していた計画に沿うものであり、順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

本年度に作成した統一計算コードを用いて、本格的な大規模計算を行う。計算の初期条件としては、100 ラン程度を想定しており、東工大のスパコン(TSUBAME)を用いて計算する。これら複数ランの結果から、最終的には、月のような衛星の必然性・偶然性を明らかにする。

Causes of Carryover

当初、出版費がかかる学術雑誌への投稿を予定していたが、出版費がかからない学術雑誌に切り替えたため繰越金が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰越金に関しては、来年度に購入予定の計算機のスペックを上げることに充てる予定である。

  • Research Products

    (19 results)

All 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] The Giant Impact Simulations with Density Independent Smoothed Particle Hydrodynamics2016

    • Author(s)
      Hosono, N., Saitoh, T. R., Makino, J., Genda, H., and Ida, S.
    • Journal Title

      Icarus

      Volume: 271 Pages: 131-157

    • DOI

      doi:10.1016/j.icarus.2016.01.036

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Origin of Earth’s Oceans: An Assessment of the Total Amount, History and Supply of Water2016

    • Author(s)
      Genda, H.
    • Journal Title

      Geochemical Journal

      Volume: 50 Pages: 27-42

    • DOI

      doi:10.2343/geochemj.2.0398

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapid Water Loss can Extend the Lifetime of the Planetary Habitability2015

    • Author(s)
      Kodama, T., Genda, H., Abe, Y., and Zahnle, K.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 812 Pages: 165 (11pp)

    • DOI

      doi:10.1088/0004-637X/812/2/165

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Resolution Dependence of Disruptive Collisions between Planetesimals in the Gravity Regime2015

    • Author(s)
      Genda, H., Fujita, T., Kobayashi, H., Tanaka, H., and Abe, Y.
    • Journal Title

      Icarus

      Volume: 262 Pages: 58-66

    • DOI

      doi:10.1016/j.icarus.2015.08.029

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Warm Debris Disks Produced by Giant Impact During Terrestrial Planet Formation2015

    • Author(s)
      Genda, H., Kobayashi, H., and Kokubo, E.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 810 Pages: 136 (8pp)

    • DOI

      doi:10.1088/0004-637X/810/2/136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SPH法による衝突数値計算2015

    • Author(s)
      玄田英典
    • Journal Title

      遊星人

      Volume: 24 Pages: 191-200

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 火星形成論とMMX2016

    • Author(s)
      玄田英典
    • Organizer
      第10回CPS月惑星探査研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2016-03-28
  • [Presentation] 惑星形成シミュレーションの量的・質的向上に向けて2016

    • Author(s)
      玄田英典
    • Organizer
      日本天文学会 2016年春季年会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-15
    • Invited
  • [Presentation] 生命を宿す惑星の成り立ちを考える2016

    • Author(s)
      玄田英典
    • Organizer
      第20回自然科学研究機構シンポジウム
    • Place of Presentation
      学術総合センター(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-13
    • Invited
  • [Presentation] Scientific Aspects of MMX Mission2016

    • Author(s)
      Genda, H.
    • Organizer
      Phobos, Deimos, and Mars Workshop
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2016-01-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Giant impacts and early evolution of terrestrial planets2016

    • Author(s)
      Genda, H.
    • Organizer
      The 4th ELSI International Symposium
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2016-01-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 火星衛星の起源とサイエンス2015

    • Author(s)
      玄田英典
    • Organizer
      第7回CPS月惑星探査研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2015-11-17
  • [Presentation] Giant Impacts and Terrestrial Planet Formation2015

    • Author(s)
      Genda, H.
    • Organizer
      Workshop for The Earth's Mantle and Core
    • Place of Presentation
      道後プリンスホテル(愛媛県)
    • Year and Date
      2015-11-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球型惑星における大気と海洋の形成2015

    • Author(s)
      玄田英典
    • Organizer
      大気化学検討会2015
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2015-10-20
    • Invited
  • [Presentation] 火星衛星の起源について~現状整理と展望、サイエンスの展開~2015

    • Author(s)
      玄田英典、樋口有理可、Ramon Brasser、小南淳子、兵頭龍樹、末次竜、関根康人、木村淳、臼井寛裕、黒川宏之、中田亮一、井田茂、大槻圭史、中本泰史、火星衛星サンプルリターン計画科学検討チーム
    • Organizer
      日本惑星科学会 2015年秋季講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2015-10-14
  • [Presentation] 地球形成と初期進化2015

    • Author(s)
      玄田英典
    • Organizer
      日本地球化学会年会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Invited
  • [Presentation] 火星衛星の起源について:現状の理解とサイエンス2015

    • Author(s)
      玄田英典、火星衛星サンプルリターン計画科学検討チーム
    • Organizer
      第6回CPS月惑星探査研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2015-08-27
  • [Presentation] Splashed Hadean Seawater Hypothesis2015

    • Author(s)
      Genda, H., Ueno, Y., Foriel, J., Usui, T., Ueta, S., Bao, H. and Sun, T.
    • Organizer
      Goldschmidt Conference 2015
    • Place of Presentation
      Prague Congress Center (Purague, Czech Republic)
    • Year and Date
      2015-08-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 冥王代海洋飛沫仮説の立案と検証法について2015

    • Author(s)
      玄田英典、上野雄一郎、臼井寛裕、上田翔士、Foriel Julien、Bao Huiming、Tao Sun
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2015年連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ 国際会議場(千葉県)
    • Year and Date
      2015-05-25
    • Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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