巨大氷衛星の作り分け～ガニメデ，カリスト，タイタン～

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25800242
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 木村 淳 東京工業大学, 地球生命研究所, WPI研究員 (00536138)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 衛星 / 内部構造 / 熱史 / テクトニクス / 磁場 / 氷

Outline of Annual Research Achievements

「含水シリケイト始原核モデル（以後「含水核モデル」と呼ぶ）を用いた巨大氷衛星進化モデルの構築に向け，前年度までに整備を完了した計算機環境を用いてシミュレーションプログラムのさらなる改良を行った．
具体的には，含水核の熱的進化に伴う成分分離（脱水や金属核形成），すなわち内部構造進化について，状態方程式にもとづく厳密な内部圧力・密度構造の推定をプログラムへ組み込み，衛星全体の半径変化を見積もることが可能となった．衛星の半径変化は，表面の断層構造にその痕跡を残していると考えられており，将来の探査（特にガニメデを周回探査するJUICE計画）において表面全体の断層構造の地形的特徴を把握することで表面の拡大量を見積もり，最終的には衛星全体の半径変化量を見出すことで内部進化史を実証的に解明することができる．そのためには半径変化量を現在の半径の0.1％以下の精度で見積もることが必要であり，含水鉱物の高圧実験データなどに立脚した注意深い取り扱いが求められる．そしてこの枠組みはほぼ完成しつつある．
こうした取り扱いを組み込んだモデルを用いて，予察的計算も行った．本研究の解析対象である木星衛星ガニメデとカリスト，および土星衛星のタイタンが持つ衛星半径と平均密度の範囲で，45億年間の衛星半径の変化の違いを比較した．3衛星のサイズと平均密度の違い（すなわち岩石中に含まれる放射性熱源量の違い）が含水核の脱水度に違いをもたらした結果，衛星半径の変化量にも有意な違いがうまれ得る．ガニメデには伸張性の断層構造が全球的に存在しているのに対してカリストにはそのような構造が一切見られないことと調和的である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

順調に進展していることに対して特に理由は無い．

Strategy for Future Research Activity

現状はおおむね順調に進展しているので，今後も計画通りに研究を推進していく．昨年度に購入したワークステーションが計画申請時よりも性能の低い廉価なものに変更せざるを得なかった点は，最終年度におけるパラメタスタディに影響を及ぼす可能性が否定できないが，計画の全体像に修正を要するようなインパクトはないと見込んでいる．

Research Products

• [Journal Article] Polymerization of building blocks of life on Europa and other icy moons (2015)
  • Author(s): Kimura, J., and Kitadai, N.
  • Journal Title: Astrobiology Volume: N/A Pages: N/A
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Geology and photometric variation of Solar System bodies with minor atmospheres: Implications for solid exoplanets (2014)
  • Author(s): Fujii, Y., Kimura, J., Dohm, J., Ohtake, M.
  • Journal Title: Astrobiology Volume: 14 Pages: 753, 768
  • DOI: 10.1089/ast.2014.1165
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Scientific use of LIDAR data of Hayabusa-2 Mission (2014)
  • Author(s): Namiki, N., Mizuno, T., Hirata, N., Noda, H., Senshu, H., Yamada, R., Ikeda, H., Abe, S., Matsumoto, K., Oshigami, S., Miyamoto, H., Sasaki, S., Araki, H., Tazawa, S., Shizugami, M., Ishihara, Y., Kobayashi, M., Wada, K., Demura, H., Kimura, J., Yoshida, F., Hirata, N.
  • Journal Title: New Results in the Observations and Space Exploration of Asteroids Volume: N/A Pages: 74,96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exploration of Enceladus’ water-rich plumes toward understanding of chemistry and biology of the interior ocean (2014)
  • Author(s): Sekine, Y., Takano, Y., Yano, H., Funase, R., Takai, K., Ishihara, M., Shibuya, T., Tachibana, S., Kuramoto, K., Yabuta, H., Kimura, J., Furukawa, Y.
  • Journal Title: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan 12 Volume: 29 Pages: 7,11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Near-infrared Brightness of the Galilean Satellites Eclipsed in Jovian Shadow: A New Technique to Investigate Jovian Upper Atmosphere (2014)
  • Author(s): Tsumura, K., Arimatsu, K., Egami, E., Hayano, Y., Honda, C., Kimura, J., Kuramoto, K., Matsuura, S., Minowa, Y., Nakajima, K., Nakamoto, T., Shirahata, M., Surace, J., Takahashi, Y., Wada, T.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 789 Pages: 122
  • DOI: 10.1088/0004-637X/789/2/122
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Subsurface Ocean in the Icy Moons, as Possible Extraterrestrial Habitats (2014)
  • Author(s): Jun Kimura
  • Organizer: 衛星系研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-08-27
• [Presentation] Divergent evolutional model among the large icy moons: Metallic core formation (2014)
  • Author(s): Jun Kimura, Kiyoshi Kuramoto
  • Organizer: AOGS 2014
  • Place of Presentation: ロイトン札幌
  • Year and Date: 2014-07-30
• [Presentation] Polymerization of building blocks of life on Europa and other icy moons (2014)
  • Author(s): Jun Kimura, Norio Kitadai
  • Organizer: Origins 2014
  • Place of Presentation: Nara-ken New Public Hall
  • Year and Date: 2014-07-08
• [Presentation] Longevity of an internal ocean in Ganymede (2014)
  • Author(s): Jun Kimura
  • Organizer: JpGU 2014
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-30
• [Presentation] Development of JUICE/Ganymede Laser Altimeter (GALA) (2014)
  • Author(s): Jun Kimura
  • Organizer: JpGU 2014
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-30