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2022 Fiscal Year Research-status Report

nternational study of responses of atmospheric escape from Mars against extreme solar events

Research Project

Project/Area Number 18KK0093
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

関 華奈子  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20345854)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 寺田 直樹  東北大学, 理学研究科, 教授 (70470060)
原田 裕己  京都大学, 理学研究科, 助教 (90823386)
Project Period (FY) 2018-10-09 – 2024-03-31
Keywords火星 / 大気散逸 / オーロラ / MAVEN / 電離圏 / 太陽髙エネルギー粒子
Outline of Annual Research Achievements

惑星表層環境を規定する重要な要素である水や二酸化炭素などの揮発性物質の進化を理解するためには、太陽活動に伴って大気散逸がどのように変動するかを理解することが重要である。本研究は、太陽風ー惑星大気相互作用をシミュレート可能な独自の数値実験モデルを軸に、米国NASAの火星探査機MAVENチームとの密接な国際共同研究を実施することにより、火星からの大気散逸が過去の太陽で頻発したと考えられている激しい太陽変動にどのように応答するかの解明を目指している。特に、MAVEN Participating Scientistとしての国際連携を発展させ、MAVEN計画の科学責任者、副責任者の研究協力を得て各観測機器との共同研究の調整・実施するとともに、国際共同チームにより観測と数値実験の比較データ解析共同研究を推進し、国際共同研究を強化する計画である。
研究計画第5年度である令和4年度には、新型コロナ感染症の世界的な拡大に伴い延期していた、若手研究者の海外派遣の一部を実施した。また、MAVEN科学チーム会合に参加し、火星周辺環境のプラズマダイナミクスについてのデータ解析結果の成果発表を行うとともに、機器担当者を含めて最新の観測データの解釈や解析ツールの開発状況について議論・情報収集を行なった。一方で、2022年度に予定していた国際ワークショップの開催はコロナ禍の状況を鑑み2023年8月に延期したため、研究期間の延長を申請した。具体的な2022年度の実績としては、火星からのイオンプリュームによる大気流出のイオン種依存性の研究がJGR誌に出版された他、MAVEN衛星データ解析に基づいて火星電離圏のイオン種毎の密度変動に対する太陽変動と下層大気変動の影響を明らかにするとともに、激しい太陽活動に伴う太陽高エネルギー粒子が引き起こす火星オーロラなどの現象に関して、数値モデルと観測の比較研究を推進した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の研究計画では、2022年度が最終年度であり、国際共同研究強化のため、国際ワークショップを日本で主催する予定であったが、新型コロナ感染症の状況を鑑み、2023年8月に開催時期を延期した。一方で、研究計画については、当初予定した成果を得つつある。そのため「やや遅れている」と評価している。

Strategy for Future Research Activity

2023年度には、延期した国際ワークショップを開催し、共同研究を深めた上で、これまで得られた結果を国際誌への投稿論文などにまとめたり、国内外の学会で発表するなど、成果報告に力を入れる予定である。また、研究にあたっては昨年度までに引き続き、探査機に搭載された複数の科学機器のデータの詳細解析を行うため、複数の観測機器チームメンバーと研究協力を行うことになるため、MAVEN計画の科学チーム会合(PSG)に参加し、米国の複数の機器担当者との研究打合せをを実施し、国際共同研究を進めたい。

Causes of Carryover

本研究は、国際共同研究強化のための海外渡航を研究計画に多く含む当初計画であったが、新型コロナウィルス感染症の感染拡大により、2020, 2021年度の殆どの渡航計画を延期せざるを得なかった。2022年度には延期していた一部の若手研究者の海外派遣も実施できたが、2022年度に主催する予定だった国際ワークショップや残りの海外渡航を伴う国際共同研究打合せを2023年度に延期したため、次年度使用が生じた。2023年度の計画としては、8月に上記の国際ワークショップを開催するとともに、延期していた対面での国際共同研究打合せおよび戦果報告を実施し、当初の研究計画を遂行できる見込みである。

  • Research Products

    (40 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Enhanced ion escape rate during IMF rotation under weak intrinsic magnetic field conditions on a Mars-like planet2023

    • Author(s)
      Sakai, S., K. Seki, N. Terada, H. Shinagawa, R. Sakata, T. Tanaka, and Y. Ebihara
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Planets

      Volume: 128 Pages: e2022JA030510

    • DOI

      10.1029/2022JA030510

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exploring the Solar Wind-Planetary Interaction at Mars: Implication for Magnetic Reconnection2023

    • Author(s)
      Bowers, C. F., DiBraccio, G. A., Slavin, J.A., Gruesbeck, J. R., Weber, T., Xu, S., Romanelli, N., Harada, Y.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      Volume: 128 Pages: e2022JA030989

    • DOI

      10.1029/2022JA030989

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation mechanisms of the molecular ion polar plume and its contribution to ion escape from Mars2022

    • Author(s)
      Sakakura, K., K. Seki, S. Sakai, R. Sakata, H. Shinagawa, D. A. Brain, J. P. McFadden, J. S. Halekas, G. A. DiBraccio, B. M. Jakosky, N. Terada, and T. Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      Volume: 127 Pages: e2021JA029750

    • DOI

      10.1029/2021JA029750

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multispecies MHD study of ion escape at ancient Mars: effects of an intrinsic magnetic field and solar XUV radiation2022

    • Author(s)
      Sakata, R., K. Seki, S. Sakai, N. Terada, H. Shinagawa, and T. Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      Volume: 127 Pages: e2022JA030427

    • DOI

      10.1029/2022JA030427

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In Situ Observation of Solar-flare-induced Proton Cyclotron Waves Upstream from Mars2022

    • Author(s)
      Haibo Lin, Jianpeng Guo, Kei Masunaga, Kanako Seki, Christian Mazelle, Dan Zhao, Hui Huang, Juan Zhao, Yong Wei, and Libo Liu
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 934 Pages: 183

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7d4f

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Martian Ionospheric Magnetic Fluctuations below 200 km2022

    • Author(s)
      Esman, T. M., J. Espley, J. Gruesbeck, C. M. Fowler, S. Xu, M. Elrod, Y. Harada, J. Giacalone
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      Volume: 127 Pages: e2022JA030470

    • DOI

      10.1029/2022JA030470

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] MAVEN観測に基づく火星電離圏におけるイオン密度変動についての研究2023

    • Author(s)
      黒須玲
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of variation mechanisms of the Martian diffuse aurora based on Monte Carlo simulations and MAVEN observations2023

    • Author(s)
      沖山太心
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of an intrinsic magnetic field on ion escape from Mars based on newly developed multifluid MHD model simulations2023

    • Author(s)
      坂田遼弥
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
  • [Presentation] Study of atmospheric ion escape from exoplanet TOI-700 d2023

    • Author(s)
      西岡知輝
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
  • [Presentation] SEPイベント時の火星夜側電離圏におけるレーダー電波吸収についての観測・シミュレーション比較2023

    • Author(s)
      原田裕己
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
  • [Presentation] MAVENとMEXの準同時多地点観測による上流プロトンサイクロトロン波動が火星電離圏にULF波動を駆動する確率の推定2023

    • Author(s)
      今田馨
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
  • [Presentation] 火星大気散逸研究の現状と展望2023

    • Author(s)
      堺正太朗
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
    • Invited
  • [Presentation] Mars Express・MAVEN探査機の遠隔・直接同時観測による火星電離圏電子密度擾乱の研究2023

    • Author(s)
      坂東日菜
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
  • [Presentation] MAVEN観測に基づくダストストーム期間の火星電離圏イオン密度の周期変動研究2023

    • Author(s)
      長内大河
    • Organizer
      第24回惑星圏研究会
  • [Presentation] Effects of dust storms on ion density variation in the Martian ionosphere based on long-term MAVEN/STATIC observations2022

    • Author(s)
      黒須玲
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] モンテカルロ法に基づく火星ディフューズオーロラの変動機構の研究2022

    • Author(s)
      沖山太心
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] 戦略的火星探査:火星宇宙天気・気候・水環境探査計画(MIM)2022

    • Author(s)
      関華奈子
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simulations of ion escape at ancient Mars based on a new multifluid MHD model with the cubed sphere2022

    • Author(s)
      坂田遼弥
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] Study of atmospheric ion escape from exoplanet TOI-700 d based on global multi-species MHD simulations2022

    • Author(s)
      西岡知輝
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] レーダーサウンディング観測とその場観測による火星電離圏不規則構造の駆動源の研究2022

    • Author(s)
      坂東日菜
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] MAVEN and MEX Quasi-Simultaneous Multipoint Observations of Solar Wind-Driven Waves in the Ionosphere of Mars2022

    • Author(s)
      今田馨
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] MAVEN/STATICの観測に基づくダストストーム期間の火星超高層イオン密度変動の研究2022

    • Author(s)
      長内大河
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [Presentation] Numerical prediction of changes in atmospheric chemical composition by precipitation of solar energetic particles at Mars2022

    • Author(s)
      中村勇貴
    • Organizer
      7th Workshop Mars Atmosphere modeling and observations
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modeling of diffuse auroral emission on Mars: Contribution of MeV protons2022

    • Author(s)
      中村勇貴
    • Organizer
      44th COSPAR Scientific Assembly
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous Remote and In-situ Observations of Irregularities in the Martian Ionosphere: Origins of Diffuse Echoes on Ionograms2022

    • Author(s)
      坂東日菜
    • Organizer
      AOGS 18th Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多成分MHD による太古火星におけるイオン散逸の研究: 固有磁場と太陽XUV放射の影響2022

    • Author(s)
      坂田遼弥
    • Organizer
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [Presentation] M型星まわりの地球型系外惑星におけるプラズマ圏形成に関する考察2022

    • Author(s)
      関華奈子
    • Organizer
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [Presentation] Open issues for future Mars aeronomy exploration2022

    • Author(s)
      寺田直樹
    • Organizer
      ISAS Planetary Exploration Workshop 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 火星ディフューズオーロラの変動機構の研究2022

    • Author(s)
      沖山太心
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of planetary intrinsic magnetic fields on the atmospheric ion escape from exoplanet TOI-700 d2022

    • Author(s)
      西岡知輝
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
  • [Presentation] Multifluid MHD simulation of the effects of a dipole field on ion escape at ancient Mars2022

    • Author(s)
      坂田遼弥
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
  • [Presentation] Study of plasmasphere formation at terrestrial exoplanets around M-Dwarf stars and its detectability2022

    • Author(s)
      関華奈子
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MAVEN衛星による火星プラズマダイナミクスの観測と今後の展望2022

    • Author(s)
      原田裕己
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
    • Invited
  • [Presentation] MAVENおよびMEXによる太陽風が駆動するULF波動の火星電離圏への伝搬の準同時多地点観測2022

    • Author(s)
      今田馨
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
  • [Presentation] Simultaneous observations of ionospheric irregularities at Mars by Mars Express MARSIS topside sounder and MAVEN2022

    • Author(s)
      坂東日菜
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
  • [Presentation] MAVEN/STATICの観測に基づくダストストーム期間の火星電離圏イオン密度の周期変動の研究2022

    • Author(s)
      長内大河
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第152回講演会
  • [Presentation] Effects of dust storms on ion density variation in the Martian ionosphere based on long-term MAVEN/STATIC observations2022

    • Author(s)
      黒須玲
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of Atmospheric Ion Escape from Exoplanet TOI-700 d2022

    • Author(s)
      西岡知輝
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Plasmasphere formation at terrestrial rocky exoplanets around M-Dwarf stars and its detectability: Possible evidence for the intrinsic magnetic field and thick atmosphere2022

    • Author(s)
      関華奈子
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2022
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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