2021 Fiscal Year Research-status Report
原始地球のマグマオーシャンが、巨大衝突と地球-月系の形成に与える影響の評価
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19K14826
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
細野 七月 神戸大学, 理学研究科, 特命助教 (70736298)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 月形成 / 巨大衝突 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
惑星科学及び地球科学における重要な問題に、地球の月の形成がある。この月形成のシナリオとして、最も有力なものが巨大衝突説である。この仮説によると、今から約46億年前、火星サイズ程度の原始天体が、原始地球に衝突する。この結果、衝突した原始天体が蒸発し、岩石の蒸気で出来た円盤を原始地球の周りに形成する。この円盤が冷却し、地球の月となった。そして、これまで実際この仮説が地球の月を形成可能であることが数値計算によって調べられてきた。
しかしながら、近年月の岩石の高精度同位体観測が行われた結果、地球と月のいくつかの元素の同位体比が極めて高い精度で一致するという結果が得られた。これは、単純には月は地球とほぼ同じ物質で構成されているという事である。すなわち、巨大衝突の際には衝突した側の天体ではなく、原始地球の側から円盤が形成される必要がある。これは大きな矛盾であり、解決すべき問題であるとされた。
近年、衝突の際に原始地球にマグマオーシャンと呼ばれる液体の岩石があるとこの問題が解決可能であると示唆された。本研究の目的は、このマグマオーシャン仮説が実際に原始地球からの成分に富む円盤を形成可能かどうかを数値計算によって確かめることである。
さて、数値計算でもって巨大衝突の数値計算を行う際には、扱いたい物質に対して適切な状態方程式を選択する事である。これまでの先行研究では、M-ANEOSと呼ばれる状態方程式が用いられてきた。近年、このM-ANEOSに対していくつかのアップデートが提唱された他、M-ANEOS以外の状態方程式もいくつか提唱された。本研究では、それらの新しい状態方程式と、マグマオーシャンを組み合わせた数値計算を行った。その結果、M-ANEOSだけを用いた計算では原始地球由来の成分に富む円盤を作る事は出来なかったが、マグマオーシャンと組み合わせた場合、形成する事に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、数値計算結果をまとめ、査読付き欧文雑誌に論文として提出した。現在、査読結果を受け取り、一回目のメジャーリビジョンを終わり、二回目のレフェリーレポートを受け取ったところである。二回目のレフェリーレポートは概ね好意的であり、本研究結果をまとめた論文は近日中に出版される事が期待される。
一方で、COVID-19の影響により、査読の遅れなどが生じ、進捗具合としてはやや遅れているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの研究では、状態方程式が巨大衝突に与える影響を主に調べてきた。しかしながら、巨大衝突には様々なパラメータが存在しており、例えば原始地球と衝突天体の質量比、衝突角度、衝突速度などである。そこで、今後は広いパラメータでの計算を行い、月の形成確率に関して議論をする必要がある。
また、巨大衝突の数値計算を行う際には、その解像度依存性がはっきりとわかっていないという問題もある。したがって、スーパーコンピュータを用いた大規模な巨大衝突の数値計算も行う必要がある。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響により、国際学会のキャンセルやオンライン化が進行し、旅費が発生しなかった他、論文出版費用として用いようとしていた分も、査読の遅れなどにより出版の遅れが発生しているため。
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