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Observation of atmosphere and volcanic gas eruptions on Jupiter's moons

Research Project

Project/Area Number 22KJ1509
Project/Area Number (Other) 21J00734 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

古賀 亮一 (2021, 2023)  名古屋大学, 環境学研究科, 特別研究員(PD)

Research Fellow 古賀 亮一 (2022)  名古屋大学, 環境学研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords惑星科学 / 大気 / イオ / 紫外線 / 電波 / 紫外線分光 / 電波天文
Outline of Research at the Start

木星衛星イオは火山噴火が活発な天体であり、そこから散逸した中性原子及びプラズマは木星磁気圏全体に大きな影響を与える。実際の観測に基づいた火山活動とイオの大気分布、中性トーラスの分布を直接対応付け、大気の形成から散逸までを統合的に実施した研究はこれまでになかった。イオ散逸ガスの増加過程の理解には大気の高度分布と放出速度分布に関するモデルの構築と、モデルと比較可能な観測データが必要となる。 火山噴火ガスの化学的・物理学的な過程を詳細に明らかにするために、ひさき宇宙望遠鏡の中性トーラスの観測、およびALMA電波干渉計の高い周波数分解能と広い周波数範囲を活かした観測データ解析を行う。

Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き木星衛星イオの火山活動が比較的活発である時期の、ひさき衛星によるイオ中性トーラスの紫外線観測結果をモデルの比較が可能になるように解析した。その上で、海外の研究機関の研究者の協力のもと、活発期のイオから散逸する酸素原子の外気圏高度や速度分布などのパラメーターが静穏期と比べて変化するかを議論した。特別研究員の期間ではその成果を公表できるまでには至らなかったものの、来年度の学会等の交流で成果をまとめ、論文化を目指すつもりである。ノイズの差分に用いるひさき衛星のキャリブレーション観測データを解析していくうちに、主ジオコロナの発光が大きく時空間変動していることに気づいた。この現象は天体の暗い発光を見る上で不都合であるものの、エウロパプルームなどの将来観測計画の検討や地球の外気圏の研究につなげることができた。
しかし、ALMA電波干渉計によるイオ大気の観測結果の解析はこれ以上進めることができず、
電波観測結果をモデルのイオ外気圏高度に反映させることはできなかった。これはアーカイブデータがすでに別チームによって解析が進められたこと、天候があまりよくなく散逸ガスの分布を推定するのが困難であることが原因である。今後はALMAや別の電波干渉計による新規観測提案を検討する必要がある。また、当初は予定していなかったが、実験によって二酸化硫黄の気体と固体の測定データを取得することができた。これを発展させることで昇華と凝縮の過程を大気生成・散逸プロセスの解明に組むことが期待できる。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Johns Hopkins University(米国)

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  • [Journal Article] Mid-infrared imaging spectroscopic measurements of C2H4 frost simulating the outer solar system environments2024

    • Author(s)
      Koga Ryoichi、Negishi Shohei、Zhao Biao、Li Yuan、Ito Fumiyuki、Kasaba Yasumasa、Hirahara Yasuhiro
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 76 Issue: 1 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1186/s40623-024-01976-y

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] UV irradiation and infrared observation of sulfur dioxide clusters and solids at cryogenic temperature2023

    • Author(s)
      Ito Fumiyuki、Koga Ryoichi、Negishi Shohei、Hirahara Yasuhiro
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 829 Pages: 140742-140742

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2023.140742

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  • [Journal Article] Insight Into Io Enabled by Characterization of Its Neutral Oxygen Torus2022

    • Author(s)
      Smith H. T.、Koga R.、Tsuchiya F.、Dols V. J.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      Volume: 127 Issue: 8 Pages: 1-19

    • DOI

      10.1029/2022ja030581

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] LAPYUTA計画にむけたひさき観測ジオコロナ時空間変動の解析2024

    • Author(s)
      古賀亮一
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      名大ISEE 研究集会「宇宙プラズマ・恒星放射が惑星超高層大気・衛星表層環境に及ぼす影 響」
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  • [Presentation] 外惑星環境 を模擬したSO2とC2H4霜の紫外線照射実験及び中間赤外イメージング測定2023

    • Author(s)
      古賀 亮一, 根岸 昌平, 趙 彪, 李 源, 伊藤 文之, 今井 正尭, 笠羽 康正, 平原 靖大
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      日本地球惑星科学連合2023年大会
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  • [Presentation] ひさき衛星観測結果と比較したジオコロナモデルの妥当性の検証2023

    • Author(s)
      古賀亮一, 土屋史紀, 村上豪, 桑原正輝, 堺正太朗, 木村智樹, 吉岡和夫,木村淳,高木聖子,亀田真 吾
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      地球電磁気・地球惑星圏 学会2023年秋季年会
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  • [Presentation] SO2 frost and dusk spectra experiments, and UV absorption by SO22023

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      R. Koga
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      ISSI meeting, Mass Loss from Io's Unique Atmosphere: Do Volcanoes Really Control Jupiter's Magnetosphere?
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of geocoronal variation in 2014 using HISAKI satellite UV observation data2023

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      R. Koga, F. Tsuchiya, S. Sakai, G. Murakami,A. Yamazaki, T. Kimura, K. Yoshioka, J. Kimura, S. Takagi, M. Kuwabara and S. Kameda
    • Organizer
      AGU Fall meeting 2023
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  • [Presentation] 木星衛星イオの環境を想定したSO2霜の生成及び変性実験2023

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      古賀亮一,根岸昌平,平原靖大,趙彪,李源,伊藤文之,今井正尭
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  • [Presentation] 外惑星環境を模擬したSO2とC2H4の凝縮実験及びin-situ中間赤外イメージング分光測定2023

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      古賀亮一, 根岸昌平, 李源, 趙彪, 伊藤文之, 今井正尭, 笠羽康正, 平原靖大
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  • [Presentation] 木星衛星イオの環境を想定したSO2霜の生成及び変性実験2023

    • Author(s)
      古賀亮一,根岸昌平,平原靖大,趙彪,李源,伊藤文之,今井正尭
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      日本天文学会春季年会
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  • [Presentation] 木星衛星イオの環境を想定したSO2霜の紫外線照射実験及び中間赤外測定2022

    • Author(s)
      古賀亮一, 根岸昌平, 平原靖大, 李源, 趙彪, 今井正尭, 伊藤文之, 山崎敦
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      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ALMA 電波望遠鏡を用いた木星衛星イオの火山噴火起源SO2ガスの分光観測2022

    • Author(s)
      古賀亮一,根岸昌平,平原靖大,伊藤文之
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      第22回分子分光研究会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Observations of Io's atmosphere (ALMA) and neutral cloud (Hisaki2022

    • Author(s)
      R. Koga
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      ISSI workshop (Mass Loss from Io's Unique Atmosphere: Do Volcanoes Really Control Jupiter's Magnetosphere)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hisaki observation of the oxygen neutral cloud around Io’s orbit before and during the enhancement event of Io plasma torus2022

    • Author(s)
      R. Koga, F. Tsuchiya, M. Kagitani, T. Sakanoi, M. Yoneda, K. Yoshioka, I. Yoshikawa, T, Kimura, G. Murakami, A. Yamazaki, H. T. Smith, F. Bagenal
    • Organizer
      Magnetospheres of the Outer Solar System meeting 2022
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 木星衛星イオの環境を想定したSO2霜の紫外線照射実験及び中間赤外測定2022

    • Author(s)
      古賀亮一、平原靖大、根岸昌平、李源、趙彪、伊藤文之、今井正尭、山崎敦
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Feasibility study of UV observation of water vapor plumes on icy moons for LAPYUTA mission considering influence of Geococona2022

    • Author(s)
      古賀 亮一、土屋 史紀、村上 豪、桑原 正輝、堺 正太朗、木村 智樹、吉岡 和夫、木村 淳、高木 聖子、山崎 敦、亀田 真吾
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 木星衛星イオの環境を想定したSO2霜の紫外線照射による変性実験2022

    • Author(s)
      古賀亮一、平原靖大、根岸昌平、李源、趙彪、伊藤文之、今井正尭、山崎敦
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ジオコロナの影響を考慮した紫外線宇宙望遠鏡計画LAPYUTAに向けた氷衛星プルーム観測の科学検討2022

    • Author(s)
      古賀亮一、土屋史紀、村上豪、桑原正輝、堺正太朗、木村智樹、吉岡和夫、木村淳、高木聖子、山崎敦、亀田真吾
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
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  • [Presentation] Observations of Io's atmosphere (ALMA) and neutral cloud (Hisaki)2022

    • Author(s)
      R. Koga
    • Organizer
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  • [Presentation] 太陽系天体大気・火山プルームおよび表面における硫黄化合種の物理・化学過程について2022

    • Author(s)
      古賀亮一(1), 平原靖大(1), 根岸昌平(1), 土屋史紀(2), 今井正尭
    • Organizer
      惑星圏シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] Estimation of apparent areas of Earth-orbiting UV telescope required to detect water plumes on icy moons2021

    • Author(s)
      古賀 亮一、土屋 史紀、村上 豪、堺 正太朗
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 次世代紫外線宇宙望遠鏡によるエウロパプルーム検出可能性の検討2021

    • Author(s)
      古賀 亮一, 土屋 史紀, 村上 豪, 桑原 正輝, 堺 正太朗, 木村 智樹, 吉岡 和夫, 木村 淳, 高木 聖子
    • Organizer
      第150回 地球電磁気・地球惑星圏学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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