Revealing the evolution of water budget of habitable planets by atmospheric chemistry and escape calculation

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: A Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy
• Project/Area Number: 19H05072
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 黒川 宏之 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (80713643)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 地球型惑星 / 水量 / 大気化学 / 大気散逸 / 惑星起源・進化

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，地球型惑星の水量進化を解明し，ハビタブル惑星の表層環境が長期間維持される条件を解明することであった．具体的には，主星からの紫外線照射が引き起こす水(水素)の宇宙空間への流出(大気散逸)率の恒星スペクトル型・軌道長半径・惑星サイズ・初期大気組成への依存性を理論的に調べることで，惑星の表層水量・大気組成の時間進化を明らかにする，というものである．研究実施計画に基づき，大気化学モデルの計算コードを開発し，現在の地球・火星の大気に適用することでモデルの妥当性を確認した．その後，系外惑星へとモデルを適用することで，中心星タイプやバルク大気組成，境界条件(地表面酸化)に応じた水量進化を理論的に明らかにした．

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Probabilistic Approach to Determination of Ceres' Average Surface Composition From Dawn Visible‐Infrared Mapping Spectrometer and Gamma Ray and Neutron Detector Data (2020)
  • Author(s): Kurokawa H.、Ehlmann B. L.、De Sanctis M. C.、Lap?tre M. G. A.、Usui T.、Stein N. T.、Prettyman T. H.、Raponi A.、Ciarniello M.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Planets Volume: 125 Pages: e2020JE006606
  • DOI: 10.1029/2020JE006606
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Loss and Fractionation of Noble Gas Isotopes and Moderately Volatile Elements from Planetary Embryos and Early Venus, Earth and Mars (2020)
  • Author(s): Lammer Helmut、Scherf Manuel、Kurokawa Hiroyuki、Ueno Yuichiro、Burger Christoph、Maindl Thomas、Johnstone Colin P.、Leizinger Martin、Benedikt Markus、Fossati Luca、Kislyakova Kristina G.、Marty Bernard、Avice Guillaume、Fegley Bruce、Odert Petra
  • Journal Title: Space Science Reviews Volume: 216 Pages: 74
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00701-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Influences of protoplanet-induced three-dimensional gas flow on pebble accretion - II. Headwind regime (2020)
  • Author(s): Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 643 Pages: A21
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039153
• [Presentation] 一酸化炭素主体の大気を持つ地球型惑星の表層環境 (2021)
  • Author(s): 青木 紘介
  • Organizer: 惑星圏研究会
• [Presentation] 一酸化炭素に富んだ大気を持つ地球型惑星の表層環境 (2020)
  • Author(s): 青木 紘介
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 大気化学・散逸計算によるハビタブル惑星の水量進化の解明 (2020)
  • Author(s): 黒川 宏之
  • Organizer: 新学術領域「星惑星形成」大研究会2020
• [Presentation] Origin of nitrogen in Earth's mantle constrained by models for partitioning and cycling (2020)
  • Author(s): Kurokawa, H.
  • Organizer: Europlanet Science Congress 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of CO on carbon-silicate cycle and on surface environmental evolution of terrestrial planets (2020)
  • Author(s): Aoki, K.
  • Organizer: JPGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research