2020 Fiscal Year Annual Research Report
The Origin of Water and Atmospheric Composition of Terrestrial Planets: Effects of Impact-Induced Atmospheric Erosion and Element Partitioning during the Accretion
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19J21445
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
櫻庭 遥 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 地球型惑星初期進化 / マグマオーシャン / 地球化学組成 / 金星初期進化 / 惑星表層環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き地球集積中の揮発性元素の供給・分配・散逸過程に着目し地球揮発性元素組成の起源を追究する課題に取り組んだ。本研究課題の目的は惑星集積・分化過程においてどのようにコア・マントル中の揮発性元素量、大気組成、表層水量が決定されたのかを明らかにすることで地球型惑星の表層環境の起源を解明することであり、大気や海洋を構成する揮発性元素組成の起源は地球型惑星の表層環境がどう決定づけられるのかを理解する上で非常に重要である。
昨年度構築した地球集積期の主要揮発性元素存在量進化の理論モデルについて、酸化的/還元的条件ごとに異なる大気組成を考慮し、マグマオーシャンの酸化還元度が揮発性元素分配に与える影響をより整合的に取り扱えるように改良を施した。また、異なる集積天体組成や集積シナリオ毎の揮発性元素組成進化について追加調査を行い、地球形成条件について新たな制約を与えることができた。以上の研究成果を論文にまとめ国際誌へ再投稿した。
次に、これまでに構築した地球集積モデルを同じく太陽系地球型惑星である金星へ適用できるよう拡張し、金星集積モデルを構築した。地球より太陽に近い金星軌道での大気進化では、初期上層大気への紫外線照射による大気散逸の影響を強く受ける。そこで金星軌道で受ける太陽放射の時間進化を考慮した紫外線照射による大気散逸の影響を調べた。また、惑星集積中の熱収支はマグマオーシャンの進化に影響するため、太陽放射による加熱と惑星放射による冷却を含む熱収支計算も実施した。惑星集積中の元素分配モデルに太陽放射の影響を考慮した大気散逸モデルとマグマオーシャン進化モデルを組み込んだ金星集積モデルを使って、金星集積中の揮発性元素の分配を見積もった。計算の結果、現在の金星大気組成を説明するためには初期金星の表層環境が形成最終段階から持続的に暴走温室状態であったことを示唆する結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題で目指していた地球型惑星集積中の揮発性元素組成進化モデルの構築について、一部適用上の制約はあるものの、様々なパラメータをインプットできる基盤の理論モデルを完成させることに成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は地球や金星に限定せず、より一般的な地球型惑星集積中の揮発性元素組成進化を定量的に理解するための任意のサイズ・軌道を持つ惑星の冷却過程を追跡できるマグマオーシャンの熱進化モデルを構築する。惑星形成条件ごとの揮発性元素組成進化の振る舞いを理解し、地球型惑星表層環境多様性の起源に迫る。
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Research Products
(2 results)
