2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidating the evolution of the surface environments of terrestrial planets by modeling atmospheric chemistry and elemental cycling
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21K13976
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
黒川 宏之 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (80713643)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 地球 / 大気化学 / 元素循環 / 窒素循環 / 炭素循環 / 太古代 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題の目的はまず第一に大気化学と元素循環による地球大気・表層水量進化を解明することである．第二の目的は系外ハビタブル惑星の大気・表層水量進化の多様性を理論予想することである．研究計画では，2021年度は大気化学・元素循環結合モデルの構築とその成果をまとめた論文の出版を予定していた．
モデル開発はおおむね予定通り進展している．大気構造モデル・光化学モデル・元素循環モデルを開発し，これらを結合した．特に，従来の研究で考慮されていなかったCOの脱ガスと大気構造への影響をモデルに組み込んだ．計算現状ではH, C, N, Oの4元素を考慮しているが，今後Sにも拡張する．
研究の成果として，地球の窒素循環と大気進化に及ぼす影響を制約した．地球形成直後のマグマオーシャン段階では窒素の大部分が大気に分配され，その後の窒素循環によって大気中の窒素分圧は時間進化する．太古代の地質記録が示す低い大気圧は，表層-マントル間での元素循環の結果と考えられる．現在の地球マントルには大気と同程度の窒素が存在するが，これは初期地球における窒素循環の結果であり，またそれは初期生命による窒素利用の記録である可能性を指摘した．この成果はすでに論文として2022年4月に出版されている．
また，硫黄同位体記録から，約25億年前の大酸化イベント以前の地球大気はCOに富んでいた可能性が指摘されているが，光化学と組み合わせた炭素循環モデル計算の結果，このCO大気の起源を説明可能な新しいメカニズムを発見した．この成果は論文投稿準備中である．
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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
モデル開発はおおむね完了したが，予定していた硫黄循環の組み込みは2022年度以降に持ち越した．一方で，開発したモデルを用いた研究は計画以上に進展し，窒素循環・炭素循環それぞれですでに研究成果が得られている，
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画と前後し，2021年度から持ち越した計画内容は2022年度に実施したい．2022年度分をすでに完了した計画内容もあり，作業量としては問題はないため，それ以外は予定通り計画を推進する．
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| Causes of Carryover |
学会等がオンライン化したこと，予定していた計算機の購入が遅れてたことによって次年度使用額が生じた．2022年度以降の出張費や物品購入として使用する．
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