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酸素プラズマ照射による宇宙風化実験:フォボス帰還試料による火星史復元に向けて

Research Project

Project/Area Number 22K20378
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

田畑 陽久  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (70962372)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords宇宙風化 / フォボス / 火星 / 表層進化 / 大気進化 / プラズマ / MMX
Outline of Research at the Start

現在の火星は乾燥した惑星であるが、過去には液体の水を有していた。火星がどのようにして水を喪失したかを知る上で、火星大気の散逸過程を復元することは重要である。日本の探査計画MMXにおいてサンプルを持ち帰る予定である火星衛星フォボスには現在も散逸を続ける火星大気由来の酸素プラズマが降り注いでおり、もし酸素プラズマの照射が物質に記録されていれば、火星大気散逸過程を復元できる可能性がある。本研究では酸素プラズマによる固体惑星試料の宇宙風化実験を行うことで、酸素プラズマが固体惑星試料に与える影響および基礎的な過程を明らかにし、MMX探査機のデータ解釈に必要な知見を与える。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、酸素プラズマによる固体惑星試料の宇宙風化実験を行うことで、酸素イオンが固体惑星試料に与える影響及びその素過程を明らかにすることを目的としている。2026年打ち上げ予定の日本の火星衛星探査ミッション(MMX)がサンプルリターンを計画している火星の衛星フォボスでは、火星から流出する大気により今も酸素イオンが降り注いでおり、過去の火星大気の流出過程が記録されている可能性がある。そのため、本研究の結果は、日本のMMXミッションにおいて取得されるデータの解釈に必要な基礎的な知見を与えると共に、火星がいかにして大気を喪失したかを理解する手がかりとなる。
当該年度は、昨年度に完成した実験装置を用いて、固体惑星試料に対する酸素プラズマ照射実験を行った。実験に使用した鉱物試料の反射スペクトルを実験前後で比較した結果、短波長の反射率が上昇する一方で長波長の反射率は低下する、青化という傾向が見られた。これはフォボス表面の反射スペクトルにおいて火星に面している半球で観察されている特徴と一致しており、フォボスの反射スペクトルの多様性において火星からの流出大気由来の酸素イオンによる宇宙風化反応が寄与している可能性を示唆する。2024年度は、フォボスの表面更新時間に相当する、より長い照射時間の実験を実施するとともに、照射前後における鉱物試料の表面化学組成分析を行い、酸素イオンによる宇宙風化反応の素過程の解明を進める。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

2023年度の目標であった、模擬フォボス試料に対する酸素プラズマ照射による宇宙風化実験および実験前後における反射スペクトルの計測は完了したため、本研究はおおむね順調に発展している。国際学会発表を通じて海外の研究者と議論した結果、海外の研究チームが作成した模擬フォボス試料についても実験を行えることとなり、本研究の計画時は想定していなかった実験を追加で実施する。

Strategy for Future Research Activity

計画当初の予定に加えて、海外の研究チームから提供された模擬フォボス試料についても酸素プラズマ照射実験を行う。また、本年度より異動した研究機関の共同設備を利用し、鉱物試料の酸素プラズマ照射前後における表面化学組成分析を行い、酸素イオンによる宇宙風化反応の素過程の解明を進める。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] LESIA, Observatoire de Paris(フランス)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Fraunhofer line-based wavelength-calibration method without calibration targets for planetary lander instruments2024

    • Author(s)
      Mori, S., Cho, Y., Tabata, H., Yumoto, K., Bottger, U., Buder, M., Dietz, E., Hagelschuer, T., Hubers, H.-W., Kameda, S., Kopp, E., Prieto-Ballesteros, O., Rull, F., Ryan, C., Schroder, S., Usui, T., Sugita, S.
    • Journal Title

      Planetary and Space Science

      Volume: 240 Pages: 105835-105835

    • DOI

      10.1016/j.pss.2023.105835

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gamma-ray irradiation of optical glass for the development of LIBS for future planetary missions2024

    • Author(s)
      Tabata, H., Cho, Y., Yoshioka, K., Aida, M., Yogata, K., Hayashida, M., Kanda, T., Kawakami, Y., Toeda, J., Sato, S., Imaizumi, M.
    • Journal Title

      JAXA Research and Development Report

      Volume: JAXA-RR-23-006E

    • URL

      https://jaxa.repo.nii.ac.jp/records/2000252

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] A nanosecond time-gated Raman spectroscopy of clay minerals, carbonates, and salts for reconstructing the water chemistry on early Mars.2024

    • Author(s)
      Tabata, H., Cho, Y., Noji, Y., Yumoto, K., Mori, S., Hyuga, H., Sugita, S., Matsuki, A., Fukushi, K.
    • Organizer
      Lunar and Planetary Science Conference 2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanosecond time-gated Raman spectroscopy of clay minerals for the reconstruction of water chemistry on early Mars.2023

    • Author(s)
      Tabata, H., Cho, Y., Yumoto, K., Mori, S., Hyuga, H., Sugita, S., Sekine, Y., Matsuki, A., Fukushi, K.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノ秒時間ゲートラマン分光法による火星 Jezero クレーターの古環境推定2023

    • Author(s)
      田畑陽久,長勇一郎,湯本航生,森晶輝,日向輝,杉田精司,関根康人, 松木篤,野路陽平, 福士圭介
    • Organizer
      日本惑星科学会秋季講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Time-gated Raman spectroscopy of clay minerals for the reconstruction of water chemistry on early Mars2023

    • Author(s)
      Tabata H., Cho Y., Yumoto K., Mori S., Hyuga H., Sugita S., Matsuki A. & Fukushi K.
    • Organizer
      The 82nd Fujihara Seminar, Naeba Prince Hotel, Minami-Uonuma-gun, Niigata, Japan
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 初期火星水環境の水質復元のためのナノ秒 時間ゲートラマン分光装置の開発2022

    • Author(s)
      田畑陽久、長勇一郎、湯本航生、森晶輝、日向輝、杉田精司、松木篤、福士圭介
    • Organizer
      日本惑星科学会2022年秋季講演会、ザ・ヒロサワ・シティ会館、水戸市、茨城県
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2024-12-25  

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