2021 Fiscal Year Research-status Report
Numerical experiments of mantle convection of extrasolar terrestrial planets
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18K03724
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
亀山 真典 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70344299)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 太陽系外地球型惑星 / スーパー地球 / マントル対流 / 数値シミュレーション / 断熱圧縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多様な地球型惑星のマントルダイナミクスの整合的な理解を進める一助として、応募者が開発してきたマントル対流の2次元シミュレーションプログラムを使用して、対流の様式に影響を及ぼすと期待されるいくつかの物性パラメータの値を系統的に変化させて数値シミュレーションを行った。特に今年度は、昨年度までに開発した2次元円環領域内マントル対流シミュレーションプログラムを用いて、地球の10倍の質量をもつ「スーパー地球」のマントル内に期待される圧縮性の強さを前庭とし、粘性率の値やその温度・圧力依存性の強さ、および熱伝導率の深さ(圧力)依存性の強さがマントルの熱対流構造に与える影響を調査した。その結果、熱伝導率の深さ依存性が十分強く、かつマントルの浅部と深部での粘性率のコントラストが十分大きい場合には、マントル最深部に「深部成層圏」とでも呼ぶべき安定な温度成層が発達すること、および対流容器が「まるい」ほと「深部成層圏」の発生が抑制されることを確認できた。これら一連の結果をまとめた論文は現在学術雑誌に投稿中である。これと並行して、昨年度に新たに開発に着手していた深さ方向1次元化かつ線形化された熱対流シミュレーションプログラムを用いて、モデルとなる対流容器の「まるい」形状が「深部成層圏」の発生のしやすさに与える影響を半解析的に検討したところ、容器の「まるい」効果が強いほど「深部成層圏」が発生しにくくなる原因が「深くなるほど表面積が小さくなる」点にあることが分かっただけでなく、「まるい」効果が強くなる3次元球殻形状のマントル対流であっても「深部成層圏」が発生しうる条件を制約することができた。この成果は学術論文として既に出版済みである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2次元箱型モデルに加え、2次元円環形状モデルや2次元軸対称球殻モデル、さらには1次元化された半解析的モデルを駆使して、広大なパラメータ空間の網羅的な調査や理論的な側面からの結果の解釈を十分に進めることができた。しかしその一方で、2次元円環形状モデルの結果をまとめた学術論文の発表を年度内に完了させることができなかった。その理由は、査読者からの指摘に応えるために、多数のシミュレーションを追加する必要があったことによる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2次元円環形状モデルの結果をまとめた論文の改訂を進め、発表を完遂する。
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| Causes of Carryover |
研究成果をまとめた学術論文が年度内に受理にまで至らず、その結果 APC 用に使途を予定していた金額の執行ができなかった。当該論文は改訂版の投稿に向けて現在作業を進めており、次年度内には受理および APC の支払まで完了できる見込みである。
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