Aqueous environments of terrestrial exoplanets

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17KK0097
• Research Institution: Rikkyo University
• Principal Investigator: 亀田 真吾 立教大学, 理学部, 教授 (30455464)
• Project Period (FY): 2018 – 2022
• Keywords: 系外惑星 / 地球型惑星 / 小惑星 / はやぶさ2 / WSO-UV

Outline of Annual Research Achievements

広大な宇宙において、生命を有するのは地球だけだろうか？初期地球にもたらされた水・有機物といった始原物質を調査するため、惑星科学分野では日本とアメリカの小惑星探査機はやぶさ2、OSIRIS-RExがそれぞれ目標の小惑星に到着し、日本は小惑星の試料を地球に持ち帰ることに成功した（アメリカの探査機は2023年に帰還予定）。一方、天文学分野では太陽系外惑星の検出数がここ数年で爆発的に増加しており、地球と類似した環境を持つ可能性のある惑星も複数発見されている。本研究では水素・酸素原子の観測による系外惑星環境の研究を発展させ、惑星科学分野と天文学分野で独立に進められてきた研究を統合し、国際共同研究によって太陽系外地球型惑星の水環境進化の研究を進め、地球外生命誕生・進化の可能性に迫ることを目的としている。今年度ははやぶさ2によって得られたリュウグウの画像から含水鉱物吸収を捉えることを目的とした解析を進め、赤道域にわずかな吸収があることをつきとめ、論文として成果報告を行った。また、タッチダウン時に得られた画像から、表面に存在する岩の密度推定を行った。また、ロシアとの共同研究によりロシアが開発中の大型紫外線型望遠鏡WSO-UVへの系外惑星観測用高感度紫外線分光器の搭載を目指し活動を行ってきた結果、2021年度のうちにJAXA内プロジェクトチームが発足し、本研究代表者がプロジェクトマネージャをつとめた。JAXA-ROSOCOSMOS間の協定締結に向けて活動し、2021年夏の時点でMoUの取り交わしを完了した。2022年2月以降は輸出規制に反しない範囲での科学研究活動を進めている。また、地球型惑星の水の散逸に関連して地球磁気圏撮像計画STORMに参加し、水素ライマンα線の観測装置の検討を進めたが、STORM計画は不採択となった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

新型コロナウィルスの影響により、2020年度に引き続き2021年度も海外渡航は行わず、テレビ会議などを使った議論により共同研究を進めた。現地での議論はできなかったものの、頻度を上げて会議を行うことにより、WSO-UVへの参加に向けた装置設計の議論を進めることができた。WSO-UVへの参加について、JAXA内プロジェクトを発足させることができた。2022年2月以降は停滞しているが、本研究課題の当初目標は達成したと考える。また、はやぶさ2のデータを使った研究成果も継続的に論文として発表されている状況である。

Strategy for Future Research Activity

日本からWSO-UVに提供する分光器UVSPEXの設計は完了しており、2022年2月までに部品の購入までは完了した状態である。2022年3月時点の状況で、本機をWSO-UV側に提供することができない状況となっているが、将来の紫外線望遠鏡への搭載を見据えつつ、購入した部品を無駄にしないために、製造を完了する。ロシア側共同研究者とは技術情報のやりとりができない状況であり、系外惑星科学の議論のみを継続する。はやぶさ2については、小惑星表面での岩石の移動に関する議論を継続し、論文として発表する。

Research Products

• [Journal Article] Pebbles and sand on asteroid (162173) Ryugu: In situ observation and particles returned to Earth (2022)
  • Author(s): Tachibana S.、Sawada H.、Okazaki R.、Takano Y.、Sakamoto K.、Miura Y. N.、Okamoto C.、Yano H.、Yamanouchi S.、Michel P.、(略) Kameda S.他
  • Journal Title: Science Volume: 375 Pages: 1011～1016
  • DOI: 10.1126/science.abj8624
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Comparative Na and K Mercury and Moon Exospheres (2022)
  • Author(s): Leblanc F.、Schmidt C.、Mangano V.、Mura A.、Cremonese G.、Raines J. M.、Jasinski J. M.、Sarantos M.、Milillo A.、Killen R. M.、Massetti S.、Cassidy T.、Vervack R. J.、Kameda S.、Capria M. T.、Horanyi M.、Janches D.、Berezhnoy A.、Christou A.、Hirai T.、Lierle P.、Morgenthaler J.
  • Journal Title: Space Science Reviews Volume: 218 Pages: -
  • DOI: 10.1007/s11214-022-00871-w
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Stray light analysis by ray tracing simulation for the wide-angle multiband camera OROCHI onboard the Martian Moons eXploration (MMX) spacecraft (2022)
  • Author(s): Fuse Ryota、Enya Keigo、Kameda Shingo、Kato Hiroki、Osada Naoya、Ishibashi Ko、Ozaki Masanobu、Sakatani Naoya、Kouyama Toru、Suzuki Hidehiko、Nakamura Tomoki、Miyamoto Hideaki、Abe Shinsuke、Goda Yuya、Murao Hajime
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 69 Pages: 1236～1248
  • DOI: 10.1016/j.asr.2021.11.011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In situ science on Phobos with the Raman spectrometer for MMX (RAX): preliminary design and feasibility of Raman measurements (2021)
  • Author(s): Cho Yuichiro、Bottger Ute、Rull Fernando、Hubers Heinz-Wilhelm、Belenguer Tomas、Borner Anko、Buder Maximilian、Bunduki Yuri、Dietz Enrico、Hagelschuer Till、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01496-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Science operation plan of Phobos and Deimos from the MMX spacecraft (2021)
  • Author(s): Nakamura Tomoki、Ikeda Hitoshi、Kouyama Toru、Nakagawa Hiromu、Kusano Hiroki、Senshu Hiroki、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01546-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Design of telescopic nadir imager for geomorphology (TENGOO) and observation of surface reflectance by optical chromatic imager (OROCHI) for the Martian Moons Exploration (MMX) (2021)
  • Author(s): Kameda Shingo、Ozaki Masanobu、Enya Keigo、Fuse Ryota、Kouyama Toru、Sakatani Naoya、Suzuki Hidehiko、Osada Naoya、Kato Hiroki、Miyamoto Hideaki、Yamazaki Atsushi、Nakamura Tomoki他
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01462-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Surface environment of Phobos and Phobos simulant UTPS (2021)
  • Author(s): Miyamoto Hideaki、Niihara Takafumi、Wada Koji、Ogawa Kazunori、Senshu Hiroki、Michel Patrick、Kikuchi Hiroshi、Hemmi Ryodo、Nakamura Tomoki、Nakamura Akiko M.、Hirata Naoyuki、Sasaki Sho、Asphaug Erik、Britt Daniel T.、Abell Paul A.、Ballouz Ronald-Louis、Banouin Olivier S.(略)Kameda Shingo他
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01406-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MIRS: an imaging spectrometer for the MMX mission (2021)
  • Author(s): Barucci Maria Antonietta、Reess Jean-Michel、Bernardi Pernelle、Doressoundiram Alain、Fornasier Sonia、Le Du Michel、Iwata Takahiro、Nakagawa Hiromu、Nakamura Tomoki、Andre Yves、Aoki Shohei、Arai Takehiko、Baldit Elisa、Beck Pierre、Buey Jean-Tristan、Canalias Elisabet、(略)Kameda Shingo他
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01423-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Alignment determination of the Hayabusa2 laser altimeter (LIDAR) (2021)
  • Author(s): Noda Hirotomo、Senshu Hiroki、Matsumoto Koji、Namiki Noriyuki、Mizuno Takahide、Sugita Seiji、Abe Shinsuke、Araki Hiroshi、Asari Kazuyoshi、Cho Yuichiro、Fujii Atsushi、Hayakawa Masahiko、Higuchi Arika、Hirata Naoyuki、Hirata Naru、Honda Chikatoshi、Honda Rie、Ishihara Yoshiaki、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01342-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High-resolution observations of bright boulders on asteroid Ryugu: 2. Spectral properties (2021)
  • Author(s): Sugimoto Chiho、Tatsumi Eri、Cho Yuichiro、Morota Tomokatsu、Humoto Koki、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Icarus Volume: 369 Pages: 114591～114591
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114591
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-resolution observations of bright boulders on asteroid Ryugu: 1. Size frequency distribution and morphology (2021)
  • Author(s): Sugimoto Chiho、Tatsumi Eri、Cho Yuichiro、Morota Tomokatsu、Honda Rie、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Icarus Volume: 369 Pages: 114529～114529
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114529
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Opposition Observations of 162173 Ryugu: Normal Albedo Map Highlights Variations in Regolith Characteristics (2021)
  • Author(s): Yokota Yasuhiro、Honda Rie、Tatsumi Eri、Domingue Deborah、Schroeder Stefan、Matsuoka Moe、Morota Tomokatsu、Sakatani Naoya、Kameda Shingo他
  • Journal Title: The Planetary Science Journal Volume: 2 Pages: 177～177
  • DOI: 10.3847/PSJ/ac14ba
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spectrally blue hydrated parent body of asteroid (162173) Ryugu (2021)
  • Author(s): Tatsumi Eri、Sakatani Naoya、Riu Lucie、Matsuoka Moe、Honda Rie、Morota Tomokatsu、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26071-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hayabusa2 pinpoint touchdown near the artificial crater on Ryugu: Trajectory design and guidance performance (2021)
  • Author(s): Kikuchi Shota、Saiki Takanao、Takei Yuto、Terui Fuyuto、Ogawa Naoko、Mimasu Yuya、Ono Go、Yoshikawa Kent、Sawada Hirotaka、Takeuchi Hiroshi、Ikeda Hitoshi、Fujii Atsushi、Sugita Seiji、Morota Tomokatsu、Yamada Manabu、Honda Rie、Yokota Yasuhiro、Sakatani Naoya、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 68 Pages: 3093～3140
  • DOI: 10.1016/j.asr.2021.07.031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of image texture analysis technique for boulder distribution measurements: Applications to asteroids Ryugu and Itokawa (2021)
  • Author(s): Tanabe Naoya、Cho Yuichiro、Tatsumi Eri、Ebihara Tatsuki、Yumoto Koki、Michikami Tatsuhiro、Miyamoto Hideaki、Morota Tomokatsu、Honda Chikatoshi、Michel Patrick、Otto Katharina、Barnouin Olivier、Yoshioka Kazuo、Sawada Hirotaka、Yokota Yasuhiro、Sakatani Naoya、Hayakawa Masahiro、Honda Rie、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Planetary and Space Science Volume: 204 Pages: 105249～105249
  • DOI: 10.1016/j.pss.2021.105249
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor (2021)
  • Author(s): Honda Rie、Arakawa Masahiko、Shimaki Yuri、Shirai Kei、Yokota Yasuhiro、Kadono Toshihiko、Wada Koji、Ogawa Kazunori、Ishibashi Ko、Sakatani Naoya、Nakazawa Satoru、Yasui Minami、Morota Tomokatsu、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Icarus Volume: 366 Pages: 114530～114530
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Geologic History and Crater Morphology of Asteroid (162173) Ryugu (2021)
  • Author(s): Cho Y.、Morota T.、Kanamaru M.、Takaki N.、Yumoto K.、Ernst C. M.、Hirabayashi M.、Barnouin O. S.、Tatsumi E.、Otto K. A.、Schmitz N.、Wagner R. J.、Jaumann R.、Miyamoto H.、Kikuchi H.、Hemmi R.、Honda R.、Kameda S.他
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Planets Volume: 126 Pages: -
  • DOI: 10.1029/2020JE006572
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hayabusa2 extended mission: New voyage to rendezvous with a small asteroid rotating with a short period (2021)
  • Author(s): Hirabayashi M.、Mimasu Y.、Sakatani N.、Watanabe S.、Tsuda Y.、Saiki T.、Kikuchi S.、Kouyama T.、Yoshikawa M.、Tanaka S.、Nakazawa S.、Takei Y.、Terui F.、Takeuchi H.、Fujii A.、Iwata T.、Tsumura K.、Matsuura S.、Shimaki Y.、(略)Kameda S.他
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 68 Pages: 1533～1555
  • DOI: 10.1016/j.asr.2021.03.030
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anomalously porous boulders on (162173) Ryugu as primordial materials from its parent body (2021)
  • Author(s): Sakatani N.、Tanaka S.、Okada T.、Fukuhara T.、Riu L.、Sugita S.、Honda R.、Morota T.、Kameda S.他
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 5 Pages: 766～774
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01371-7
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Post-arrival calibration of Hayabusa2's optical navigation cameras (ONCs): Severe effects from touchdown events (2021)
  • Author(s): Kouyama Toru、Tatsumi Eri、Yokota Yasuhiro、Yumoto Koki、Yamada Manabu、Honda Rie、Kameda Shingo、Suzuki Hidehiko、Sakatani Naoya、Hayakawa Masahiko、Morota Tomokatsu、Matsuoka Moe、Cho Yuichiro、Honda Chikatoshi、Sawada Hirotaka、Yoshioka Kazuo、Sugita Seiji
  • Journal Title: Icarus Volume: 360 Pages: 114353～114353
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114353
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improved method of hydrous mineral detection by latitudinal distribution of 0.7-μm surface reflectance absorption on the asteroid Ryugu (2021)
  • Author(s): Kameda Shingo、Yokota Yasuhiro、Kouyama Toru、Tatsumi Eri、Ishida Marika、Morota Tomokatsu、Honda Rie、Sakatani Naoya、Yamada Manabu、Matsuoka Moe、Suzuki Hidehiko、Cho Yuichiro、Hayakawa Masahiko、Honda Chikatoshi、Sawada Hirotaka、Yoshioka Kazuo、Ogawa Kazunori、Sugita Seiji
  • Journal Title: Icarus Volume: 360 Pages: 114348～114348
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114348
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ballistic deployment of the Hayabusa2 artificial landmarks in the microgravity environment of Ryugu (2021)
  • Author(s): Kikuchi Shota、Ogawa Naoko、Mori Osamu、Saiki Takanao、Takei Yuto、Terui Fuyuto、Ono Go、Mimasu Yuya、Yoshikawa Kent、Van Wal Stefaan、Takeuchi Hiroshi、Ikeda Hitoshi、Fujii Atsushi、Takao Yuki、Kusumoto Tetsuya、Hirata Naru、Hirata Naoyuki、Shirai Kei、Kouyama Toru、Kameda Shingo他
  • Journal Title: Icarus Volume: 358 Pages: 114220～114220
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114220
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical modeling of lander interaction with a low-gravity asteroid regolith surface (2021)
  • Author(s): Thuillet Florian、Zhang Yun、Michel Patrick、Biele Jens、Kameda Shingo、Sugita Seiji、Tatsumi Eri、Schwartz Stephen R.、Ballouz Ronald-Louis
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 648 Pages: A56～A56
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936128
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 太陽系外地球型惑星大気観測に向けた国際紫外線天文衛星WSO-UV計画 (2022)
  • Author(s): 亀田真吾, 村上豪, 中山陽史, 平林賢人, 桑原正輝, 小玉貴則, 成田憲保, 生駒大洋, 寺田直樹, 塩谷圭吾
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
• [Presentation] 紫外線宇宙望遠鏡WSO-UVによる系外惑星観測計画の現状 (2021)
  • Author(s): 亀田真吾, 村上豪, 中山陽史, 平林賢人, 桑原正輝, 小玉貴則, 成田憲保, 生駒大洋, 寺田直樹, 塩谷圭吾, Alexander Tavrov, Mikhail Sachkov, Andrey Shugarov, Oleg Korablev
  • Organizer: 日本惑星科学会秋季講演会
• [Presentation] Ultraviolet Spectrograph for Exoplanet (UVSPEX) onboard WSO-UV for Earth-like exoplanets (2021)
  • Author(s): S. Kameda, A. Tavrov, G. Murakami, A. Nakayama, T. Kodama, M. Kuwabara, M. Ikoma, N. Narita, N. Terada, K. Enya, M. Sachkov, A. Shugarov, O. Korablev
  • Organizer: The Twelfth Moscow Solar System Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] UVSPEX onboard WSO-UV for characterization of Earth-like exoplanets by exosphere observation (2021)
  • Author(s): 亀田真吾, 村上豪, 中山陽史, 平林賢人, 桑原正輝, 小玉貴則, 成田憲保, 生駒大洋, 寺田直樹, 塩谷圭吾, Alexander Tavrov, Mikhail Sachkov, Andrey Shugarov, Oleg Korablev
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [Book] 太陽系と惑星 第２版 (2021)
  • Author(s): 渡部潤一、井田 茂、佐々木晶、略、亀田真吾 他
  • Total Pages: 336
  • Publisher: 日本評論社
  • ISBN: 978-4-535-60761-3