衛星中心核―衛星の熱史と金属核形成,固有磁場起源の解明―

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22740285
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 木村 淳 北海道大学, 大学院・理学研究院, 博士研究員 (00536138)
• Keywords: 惑星科学 / 衛星 / 内部構造 / 磁場 / 進化 / 熱史

Research Abstract

本研究は,これまで扱われることの無かった衛星における磁場発生機構,特に磁場の発生源となる金属核の形成過程を数値解析的手法によって調査し,それを通じて「太陽系固体天体の磁場生成」という重要課題に新たな知見を得るのが目的である。当該年度では,衛星内部分化史の違い(ガニメデは金属核とそれ起源の固有磁場を持った明瞭な内部分化状態にあるのに対し,カリストは金属核を持たず固有磁場も無い)を説明することを目的として前年度までに構築した内部熱史に関する数値シミュレーションコードを拡張し,ガニメデやカリスト以外の衛星,特に両衛星の(大きさ,平均密度での)中間的性質を持つ土星の衛星タイタンにも適用し,太陽系に存在する3つの巨大(直径5000km級)衛星の金属核形成史とその違いについて,含水鉱物の脱水化の有無に着目して考察した.タイタンはその大きさと平均密度(すなわち内部の岩石含有量)がカリストよりガニメデに近いことから,慣性能率を満たし得る内部岩石含有量の範囲においてタイタン内部はガニメデと同様に金属核を形成しやすいことが示された.惑星サイズの3衛星の内部熱構造進化史を統一的に議論した研究はこれが初めてであるが,一方でタイタンの慣性能率がガニメデより大きいことは内部分化(金属核形成)が不十分であることを意味するという先行研究の見解や,ガニメデが持つ金属核起源の固有磁場がタイタンでは見つかっていない事実を鑑みると,注意を要する結果である.すなわち,放射性熱源量の違いと含水鉱物の脱水化(粘性率の急増)という要因だけを考慮した現状の進化モデルでは不十分であることを示唆しており,改良の余地がある.

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

衛星の内部分化史の違い(金属核の有無)を説明するために,含水鉱物の脱水化に着目した数値シミュレーションコードを開発してきたが,脱水化に伴う様々なプロセスのうち粘性率の急変のみを考慮したこれまでの枠組みでは不十分である(本質的な寄与を果たすプロセスが他にも存在する)ことが見えてきたため,脱水反応熱や脱水の移流による熱輸送,脱水に伴う初期岩石・金属混合核の収縮などを追加考慮したシミュレーションコードへと発展・改良させる必要があり,この構築作業に従来の見積もりよりも多くの時間を要しているため.

Strategy for Future Research Activity

上に記載した数値解析コードの発展・改良作業を本年度第一四半期を目途に完了させ,その上で,当初の計画にあった衛星間のパラメタスタディの再実行を行う.得られた成果は,8月にシンガポールで行われるアジアオセアニア地球科学会や,10月にスペインで行われる欧州惑星科学会,12月に米国サンフランシスコで行われる米国地球科学会の秋季大会等で報告する.同時に論文投稿を行い,総括する.

Research Products

• [Journal Article] 巨大氷衛星の内部構造,固有磁場発生,金属核形成 (2012)
  • Author(s): 木村淳
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌「遊星人」 Volume: 21 Pages: 10,15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sublimation's impact on temporal change of albedo dichotomy on Iapetus (2011)
  • Author(s): Jun Kimura, Taichi Kawamura, Hisataka Morito, Tomokatsu Morota, Chikatoshi Honda, Kiyoshi Kuramoto, and Tatsuaki Okada
  • Journal Title: Icarus Volume: 214 Pages: 596-605
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 「将来木星圏・土星圏探査計画へのサイエンス」特集にあたって (2011)
  • Author(s): 木村淳, 佐々木晶, 藤本正樹, 笠羽康正
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌「遊星人」 Volume: 20 Pages: 252,253
• [Journal Article] 『月惑星探査の来たる10年』検討・第一段階報告 (2011)
  • Author(s): 大谷栄治, 倉本圭, 今村剛, 寺田直樹, 渡部重十, 荒川政彦, 伊藤孝士, 圦本尚義, 渡部潤一, 木村淳, 高橋幸弘, 中島健介, 中本泰史, 三好由純, 小林憲正, 山岸明彦, 並木則行, 小林直樹, 出村裕英, 大槻圭史
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌「遊星人」 Volume: 20 Pages: 349,365
• [Journal Article] Timing and characteristics of the latest mare eruption on the Moon (2011)
  • Author(s): Tomokatsu Morota, Jun-ichi Haruyama, Makiko Ohtake, Tsuneo Matsunaga, Chikatoshi Honda, Yasuhiro Yokota, Jun Kimura, Yoshiko Ogawa, Naru Hirata, Hirohide Demura, Akira Iwasaki, Takamitsu Sugihara, Kazuto Saiki, Ryosuke Nakamura, Shingo Kobayashi, Yoshiaki Ishihara, Hiroshi Takeda, Harald Hiesinger
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 302 Pages: 255,266
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2010.12.028
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 巨大氷衛星の内部構造(地下海の存在可能性) (2011)
  • Author(s): 木村淳
  • Organizer: 宇宙における生命の総合的考察とその研究戦略研究会
  • Place of Presentation: 国際高等研究所(奈良県木津川市)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-01
• [Presentation] Dehydration of primordial hydrous rock in Ganymede : formation of the conductive core, the grooved terrain, and the contrasting interior from Callisto (2011)
  • Author(s): Jun Kimura, Kiyoshi Kuramoto
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2011
  • Place of Presentation: Moscone Convent ion Center(サンフランシスコ)
  • Year and Date: 2011-12-01
• [Presentation] 惑星科学研究センター(CPS)によるスクール・実習・研究会の企画・開催への支援の取り組み (2011)
  • Author(s): 木村淳, 中川義次, 林祥介, 木村宏, 杉山耕一朗, 高橋芳幸, 西澤誠也, 鈴木絢子, 谷川享行, 山田耕, 納田明達, 惑星科学研究センター
  • Organizer: 日本惑星科学会2011年秋季講演会
  • Place of Presentation: 相模女子大学(相模原市)
  • Year and Date: 2011-10-24
• [Presentation] 次期月探査計画SELENE-2の検討状況(2) (2011)
  • Author(s): 田中智, 三谷烈史, 大嶽久志, 木村淳, 小川和律, 小林直樹, 飯島祐一
  • Organizer: 日本惑星科学会2011年秋季講演会
  • Place of Presentation: 相模女子大学(相模原市)
  • Year and Date: 2011-10-24
• [Presentation] Turning point in differentiation history between Ganymede and Callisto induced by dehydration of primitive hydrous rock (2011)
  • Author(s): Jun Kimura, Kiyoshi Kuramoto
  • Organizer: EPSC-DPS Joint Meeting 2011
  • Place of Presentation: La Cite Internationale des Congres Nantes Metropole(ナント,フランス)
  • Year and Date: 2011-10-01
• [Presentation] Divergent interior histories of giant icy satellites induced by dehydration of pristine hydrous rock and its implication for the surface tectonics (2011)
  • Author(s): Jun Kimura, Kiyoshi Kuramoto
  • Organizer: AOGS 8th Annual Meeting 2011
  • Place of Presentation: Taipei International Convention Center(台北,台湾)
  • Year and Date: 2011-08-01
• [Presentation] Turning point in differentiation history of giant icy satellites induced by dehydration of pristine hydrous rock (2011)
  • Author(s): Jun Kimura, Kiyoshi Kuramoto
  • Organizer: JpGU Meeting 2011
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Presentation] 木星型惑星・氷衛星・系外惑星パネル第一段階検討報告 (2011)
  • Author(s): 高橋幸弘, 中島健介, 木村淳, 中本泰史, 三好由純
  • Organizer: JpGU Meeting 2011
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2011-05-26
• [Presentation] 次期月探査計画SELENE-2の現状と科学搭載機器の開発状況 (2011)
  • Author(s): 田中智, 三谷烈史, 大嶽久志, 木村淳, 小川和律, 小林直樹, 飯島祐一
  • Organizer: JpGU Meeting 2011
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2011-05-23
• [Presentation] SELENE-2における月表層の熱流量観測計画 (2011)
  • Author(s): 田中智, 木村淳, 小川和律, 宮原ひろ子, 小林泰三, Tilman Spohn, Matthias Grott, Tim van Zoest, Axel Hagermann
  • Organizer: JpGU Meeting 2011
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2011-05-23