月探査機SELENE/ガンマ線分光計のガンマ線発生の数値計算とデータ解析ソフトの開発

• Project/Area Number: 02F00059
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 長谷部 信行 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BEREZHNOI A. A. 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2003: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 2002: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
• Keywords: 月 / 惑星 / 元素成分 / γ線分光 / 中性子分光 / 揮発性元素 / SELENE / しし座流星群 / 月探査機 / ガンマ線 / 中性子 / 月極域の水 / 月の起源 / 分子過程 / 宇宙化学

Research Abstract

月・惑星研究において、ガンマ線と中性子による核分光法を利用して天体表面全域の元素の濃度分布や平均質量を求め、月・惑星の形成と進化の研究を進めている。主な研究成果を以下に示す。
1)月表面から放出される核ガンマ線のシミュレーション
2)月表面における揮発性元素H,CO_2,SO_2の存在可熊性
3)流星群衝突と月震による月からの電波放出
1)月表面におけるガンマ線及び中性子の発生と輸送機構を実験的及び数値計算的にシミュレートし、元素濃度の評価方法の基礎過程を構築した。それに基づけば、ガンマ線分光計のエネルギー分解能が5keV以下の場合、水素及び硫黄の検出が可能であるという結論を得た。従って、月の極域にそれらの揮発性物質が存在すれば検出できることを示した。
2)月面揮発性元素の彗星起源説について評価を行った。その結果、炭素に富む彗星では現在までに推測されている揮発性元素の存在量を説明することはできず、酸素に富む彗星であれば、十分に存在量を説明することができるとの結論に至った。水、二酸化酸素及び二酸化硫黄が安定に存在できる極域内の面積を算出し、それら元素の注入率に制約を与えた。SELENEで水、イオンの検出ができることを可能性を示した。
3)1999年から2001年までのしし座流星群到来時の電波観測データの解析を複数の波長を用いて行った。1999年のデータからは月からの信号を見出すことはできなかったが、2000年、2001年においては流星群によると思われる信号を発見した。また、数分にもおよぶ振動の存在を確認した。

Research Products

• [Publications] A.A.Berezhnoy, N.Hasebe, T.Hiramoto, T.Miyachi, N.Yamashita: "Possibility of H and S detection by SELENE mission"34^<th> Lunar and Planetary Science Conference, Abstract No.1210, Houston, USA, March 2003. 1210.pdf. Abstract#1210 (2003)
• [Publications] N.Hasebe., A.A.Berezhnoy, T.Hiramoto, T.Miyachi, et al.: "Volatile materials deposited on lunar polar regions"Geophysical Research Abstracts, V.3, Abstract No.8248, EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, April 6-11,2003. Abstract#8248 (2003)
• [Publications] A.A.Berezhnoy, A.Fujimura, N.Hasebe, O.B.Khavroshkin, H.Mizutani, A.E.Volvach et al.: "Radio observations of the Moon during Leonid meteor showers in 1999 and 2001"New Deal in European Astronomy : Trends and Perspectives, Abstract book, p.12, Budapest, August 25-30,2003. Abstract#12 (2003)
• [Publications] A.A.Berezhnoy, N.Hasebe, T.Hiramoto, B.A.Klumov: "Possibility of the presence of S, SO_2, and CO_2 at the poles of the Moon"Publications of the Astronomical Society of Japan. Vol.55. 850-870 (2003)
• [Publications] N.Yamashita, N.Hasebe, M.Kobayashi, T.Miyachi et al.: "Leakage of gamma rays and neutrons from thick targets bombarded by energetic protons"35^<th> Lunar and Planetary Science Conference, Houston, USA, Abstract No.1761,2004. Abstract#1761 (2004)
• [Publications] Kobayashi M.-N., A.A.Berezhnoy, M., Fujii, N.Hasebe et al.: "SELENE gamma ray spectrometer using Ge detector cooled by Stirling cryocooler"35^<th> Lunar and Planetary Science Conference, Houston, USA, Abstract No.1523,2004. Abstract#1523 (2004)
• [Publications] B.A.Klumov, A.A.Berezhnoi: "Possible Origin of Lunar Ice"Adv. Space Res.. Vol.30. 1875-1881 (2002)
• [Publications] M.N.Kobayashi, N.Hasebe et al.: "High-Purity Germanium Gamma-Ray Spectrometer with Stirling Cycle Cryocooler"Adv. Space Res.. Vol.30. 1927-1931 (2002)
• [Publications] N.Yamashita, N.Hasebe et al.: "Planetary Science Application of High Pressure Xe Gamma-Ray Spectrometer"Proc. 23^<rd> Inter. Symp. On Space Tech. & Science. 1934-1938 (2002)
• [Publications] N.Yamashita et al.: "Gamma-Ray and Neutron Leakage Fluxes from Proto-Irradiated Materials"Proc. 23^<rd> Inter. Symp. on Space Tech. & Science. 1939-1943 (2002)