2020 Fiscal Year Annual Research Report

固体微粒子集合体の動力学を扱う連続体的計算法の開発と始原的小天体衝突素過程の解明

Research Project

Project/Area Number	20J01165
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	杉浦圭祐東京工業大学, 地球生命研究所, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2023-03-31
Keywords	小惑星衝突 / 数値シミュレーション / リュウグウのS型ボルダー / 大規模破壊による衝突体の混合 / メソシデライト隕石 / 小惑星ベスタへの巨大衝突
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題は「固体微粒子集合体の動力学を扱う連続体的計算法の開発と始原的小天体衝突素過程の解明」である. 固体微粒子集合体を取り扱う新たな計算法の開発はまだ進展していないものの, 始原的小天体の直接の生き残りである小惑星の衝突過程に関する研究を2つ推進している. 1つは小惑星リュウグウの表面に見つかっているスペクトル型が異なる岩塊が, リュウグウ母天体への衝突体の混入物であるとする仮説を検証するため, 小惑星同士の大規模衝突破壊の高解像度数値計算によって衝突体の混入量を調べる研究である. 大規模衝突破壊の高解像度数値計算を様々な衝突パラメータと母天体半径で実行した結果, リュウグウ表面のスペクトル型が異なる岩塊の量を説明するためには, 衝突体は100kmサイズの母天体への衝突破壊で混入したのではなく, もっと小さい10kmサイズの母天体への衝突破壊で混入した可能性が高いことが分かった. もう1つの研究は小惑星ベスタ由来だと考えられている石鉄隕石が小惑星ベスタへの巨大衝突で形成されたとする仮説を検証する研究である. 石鉄隕石メソシデライトは分化した小惑星の地殻由来だと考えられる岩石と金属コア由来だと考えられる金属の混合物である隕石で, 酸素同位体比がHED隕石と一致することから小惑星ベスタ由来だと考えられている. メソシデライトは小惑星ベスタへの巨大衝突で金属コアが掘削されて表面の地殻と混合されることで形成されたと考えられている. ベスタへの巨大衝突の数値計算を実行したところ, ベスタを大規模に破壊することなく金属コアを掘削し表面の地殻と混合することが可能であることが分かった.
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初予定していた数値計算法の開発は進展していないものの, 関連する研究課題を2つ推進している. そのため当初の予定とは異なる進捗状況になっているが, 惑星科学分野の幅広い研究課題を進行しており, 本研究課題にも間接的に貢献していると考える.
Strategy for Future Research Activity	小惑星衝突に関する2つの研究を推進しており研究成果も上がってきているが, 研究成果が上がっている段階でありその成果をまとめ, 発表する段階にはまだ到達していない. そのため次年度は推進している研究内容をまとめ, 研究成果を発表することに注力する. 小惑星ベスタへの巨大衝突による石鉄隕石メソシデライトの形成に関する研究はすでに論文を執筆中であり, 可能な限り早く投稿することを目指す. 小惑星リュウグウの表面のスペクトルが異なる岩塊の混合に関する研究については, 論文としてまとめるための計算例が足りていないため, 高解像度の衝突計算を追加で実行しつつ, 論文化をするために研究をまとめていくことを目指す.