2023 Fiscal Year Annual Research 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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
黒川 宏之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80713643)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 地球 / 系外惑星 / 気候 / 大気化学 / 元素循環 |
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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、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った。研究期間全体を通じて、研究はおおむね順調に計画通り実施された。本研究では、地球型惑星の気候計算・大気化学計算・元素循環計算を組み合わせた惑星大気・表層水量進化の理論モデルを構築した。まず、地球・系外惑星を含む多様な地球型惑星への応用を想定し、主星スペクトル型・主星と惑星との距離（軌道半径）、大気窒素・二酸化炭素・一酸化炭素・メタン分圧というパラメータの幅広い範囲について、気候および大気化学の理論モデル計算を実施した。その結果、元素循環による惑星進化計算に使用可能な気候・水損失率のデータベースを作成することができた。また、これらの結果を詳細に解析することで、従来あまり着目されてこなかった窒素・一酸化炭素といった非温室効果ガスが気候・水損失進化に及ぼす影響について新たな知見を得ることができた。そして、これらの気候・大気化学計算の結果を組み込んだ元素循環の理論モデル計算を実施した。その結果、地球マントルの酸化還元状態、地球の総炭素量、大気とマントル間の初期炭素分配状態といったパラメータに応じて、地球が遂げる大気進化・表層水量進化を解明した。また、主星スペクトル型の異なる系外惑星の大気・水量進化の理論予想を行った。
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