Elucidating the evolution of the surface environments of terrestrial planets by modeling atmospheric chemistry and elemental cycling

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K13976
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo (2023); Tokyo Institute of Technology (2021-2022)
• Principal Investigator: Kurokawa Hiroyuki 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80713643)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 地球 / 系外惑星 / 気候 / 大気化学 / 物質循環

Outline of Final Research Achievements

We developed a theoretical model to simulate the evolution of planetary atmospheres and surface water budgets on terrestrial planets, by combining calculations of the planetary climate, photochemistry, and material cycling. We obtained a database of the surface temperature and the atmospheric oxidation rate for wide parameter space of the host-star spectral type, the orbital distance of the planet, and atmospheric nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, and methane. Using the database, we revealed the parameter dependence of the evolution of atmospheres and surface water budgets of Earth and other terrestrial planets.

Free Research Field

地球惑星科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

太陽系外惑星観測の発展にともない、地球のように海を湛え生命を育む惑星の発見・特徴づけへの期待が高まっている。惑星の表層環境は温室効果や水の保持といった効果を通じてその大気に左右される。本研究成果は、地球史にもとづき惑星の表層環境進化を決定する要因を決定し、その知見を太陽系外惑星へと応用するのに役立つものである。本研究の成果を適用することで、現在実現しつつある太陽系外地球型惑星の大気観測をもとに、それらの惑星の表層環境や内部、進化史の情報を読み出すことができる。