2012 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
24244071
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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Research Institution | Chiba Institute of Technology |
Principal Investigator |
松井 孝典 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 所長 (80114643)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 政彦 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10222738)
中村 昭子 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40260012)
門野 敏彦 産業医科大学, 医学部, 教授 (60359198)
杉田 精司 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (80313203)
黒澤 耕介 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究員 (80616433)
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Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 天体衝突物理学 / 状態方程式 / 惑星初期進化 / 高速分光学 / 固体物性 / 固体惑星初期大気 / 超高強度レーザー / 大気の起源 |
Research Abstract |
本年度は主要珪酸塩鉱物である橄欖石を用いて、阪大レーザー研で衝撃圧縮実験を行った。時間分解発光分光・速度干渉同時計測によって、1.2 TPaまでの衝撃圧縮圧力・温度の同時計測に成功した。衝撃圧力と温度が同時に計測できると、熱力学的演算によって、衝撃圧縮に伴うエントロピー増加量を算出することができる。実験結果から得られた橄欖石の圧力—エントロピー平面上のユゴニオ曲線と惑星科学分野で頻繁に使用されるM-ANEOSという状態方程式と比較したところ、>10 km/sの高速度衝突時には従来の理論推定値よりも大幅にエントロピーが増加することが明らかとなった。これは従来の理論が天体衝突の極限状態におけるエネルギー分配過程を正しく取り扱えていないことを意味し、M-ANEOSを使用して行われた多くの理論研究結果に再考を促す結果である。 エントロピーが既知となると衝撃圧縮を受けた珪酸塩の断熱開放経路が決定され、天体衝突後の岩石蒸気の量、及びエネルギーを算出することができる。この結果を隕石重爆撃期の天体衝突に伴う惑星大気の吹き飛ばし問題に適用したところ、もし初期地球の大気圧が10気圧以下であれば、天体衝突が供給するエネルギーによって初期大気が全散逸する可能性があることがわかってきた。これは太陽組成と現在の地球大気組成の特に希ガス量の大幅な違いを説明できる可能性があり、惑星科学の重要問題の一つが解決される可能性を秘めている。
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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
(理由)高輝度レーザー照射実験および2段式軽ガス銃の実験からは、研究計画時に予定していた超高圧衝撃条件下での比熱および脱ガス効率のデータを得ることができ、論文発表できた。また、それらの実験データに基づいた地球型惑星の大気進化に対する天体衝突の影響を評価できており、順調な進展状況である。
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Strategy for Future Research Activity |
本研究計画と類所の計画が、アメリカのハーバード大学を中心としたグループが実施されつつあり、国際的な競争は一層激化しつつある。我々のグループもハーバードのグループも主立った衝撃実験データは揃いつつある状況である。実験結果についての論文化については我々が一歩先んじることができたが、実験データに基づいた地球型惑星の大気進化についての論文の制作についても優位性を保てるように進めることが急務である。
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[Journal Article] Viscoelastic deformation of lunar impact basins: Implications for heterogeneity in the deep crustal paleo-thermal state and radioactive element concentration2013
Author(s)
Kamata, S., S. Sugita, Y. Abe, Y. Ishihara, Y. Harada, T. Morota, N. Namiki, T. Iwata, H. Hanada, H. Araki, K. Matsumoto, E. Tajika
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Journal Title
Viscoelastic deformation of lunar impact basins: Implications for heterogeneity in the deep crustal paleo-thermal state and radioactive element concentration
Volume: 118
Pages: 398-415
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Shock-induced silicate vaporization: The role of electrons2012
Author(s)
Kurosawa, K., T. Kadono, S. Sugita, K. Shigemori, T. Sakaiya, Y. Hironaka, N. Ozaki, A. Shiroshita, Y. Cho, S. Tachibana, T. Vinci, S. Ohno, R. Kodama, and T. Matsui
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 117
Pages: 1-14
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Time-resolved spectroscopic observations of shock-induced silicate ionization2012
Author(s)
Kurosawa, K., T. Kadono, S. Sugita, K. Shigemori, Y. Hironaka, N. Ozaki, T. Sakaiya, A. Shiroshita, Y. Cho, S. Fujioka, S. Tachibana, T. Vinci, S. Ohno, R. Kodama, T. Matsui
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Journal Title
AIP Conference Proceedings
Volume: 1426
Pages: 855-858
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Direct measurement of chemical composition of SOx in impact vapor using a laser gun2012
Author(s)
Ohno, S. , T. Kadono, K. Kurosawa, T. Hamura, T. Sakaiya, S. Sugita, K. Shigemori, Y. Hironaka, T. Watari , and T. Matsui
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Journal Title
AIP Conference Proceedings
Volume: 1426
Pages: 851-854
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Entropy gain for shock-heated forsterite: Implications for atmospheric blow-off on the early Earth and Venus
Author(s)
Kurosawa K., T. Kadono, Y. Hironaka, K. Hamano, K. Shigemori, T. Sakaiya, T. Sano, S. Ohno, T. Sekine, N. Ozaki, R. Kodama, S. Tachibana, T. Matsui, and S. Sugita
Organizer
44th Lunar and Planetary Science Conference
Place of Presentation
THE Woodlands,Texas,USA
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[Presentation] Direct gas analysis experiment of impact-vaporized carbonaceous chondrites
Author(s)
Ohno, S., T. Sakaiya, T. Kadono, K. Kurosawa, H. Yabuta, K. Shigemori, Y. Hironaka, H. Kuwahara, S. Sugita, T. Kondo, T. Yamanaka, and T. Matsui
Organizer
44th Lunar and Planetary Science Conference
Place of Presentation
THE Woodlands,Texas,USA
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[Presentation] Visible spectroscopic observation of asteroid 162173 (1999 JU3) with the GEMINI-S telescope
Author(s)
Sugita, S., D. Kuroda, S. Kameda, S. Hasegawa, S. Kamata, T. Hiroi, M. Abe, M. Ishiguro, N. Takato, and M. Yoshikawa
Organizer
44th Lunar and Planetary Science Conference
Place of Presentation
THE Woodlands,Texas,USA
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[Presentation] Highly degraded early pre-Nectarian impact basins: Implications for the timing of the magma ocean solidification
Author(s)
Kamata, S., S. Sugita, Y. Abe, Y. Ishihara, Y. Harada, N. Namiki, T. Iwata, H. Hanada, H. Araki, K. Matsumoto, and E. Tajika
Organizer
44th Lunar and Planetary Science Conference
Place of Presentation
THE Woodlands,Texas,USA
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