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地球と系外地球型惑星の大気形成過程及びマントルと大気の化学的共進化の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15J09448
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 固体地球惑星物理学
研究機関東京工業大学

研究代表者

黒川 宏之  東京工業大学, 地球生命研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード地球 / 火星 / 系外惑星 / 大気 / マントル / 惑星形成 / 惑星進化 / 表層水
研究実績の概要

2017年度は火星の大気進化に関して、理論モデルと同位体地球化学的指標を融合させた新しい手法による研究成果をまとめた論文を出版した。この研究により、40億年前の火星は厚い大気を纏っていたことを突き止めた。
また、この理論モデルを地球・金星にも適用し、3つの地球型惑星の大気形成過程を比較した成果を学術誌に論文投稿した。3つの惑星の窒素・希ガス量の比較から、金星における原始惑星系円盤ガス捕獲大気の保持と火星における太陽風駆動の大気散逸がこれらの惑星の大気進化に影響を及ぼしたと結論づけた。
地球の表層-マントル間の水循環について、同様に理論モデルと地球化学的指標を組み合わせた手法による研究成果を学術誌に論文投稿した。初期地球の海水量は現在の2-3倍程度多く、大気散逸やマントルへの沈み込みによって海水量が減少してきたシナリオを提唱した。この研究により、地球の海水量進化に関する新しい指標(初期地球マントルの水素同位体比組成)を提案した。
系外惑星の大気形成過程については、新たに流体力学シミュレーションに着手し、研究成果をまとめて学術誌に論文投稿した。この研究では、原始惑星系円盤内における地球型惑星の円盤ガス大気捕獲過程が効率的に起こることを示した。
上述の太陽系内外の地球型惑星の大気形成・進化、水循環の理論的研究を着実に遂行して得られた知見を統合し、研究課題である地球型惑星の大気形成過程・マントルとの共進化過程の総合的な理解を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 18件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A lower limit of atmospheric pressure on early Mars inferred from nitrogen and argon isotopic compositions2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki、Kurosawa Kosuke、Usui Tomohiro
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 299 ページ: 443-459

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2017.08.020

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Interactive evolution of multiple water-ice reservoirs on Mars: Insights from hydrogen isotope compositions2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Usui, T., and Sato, M.
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 50 号: 1 ページ: 67-79

    • DOI

      10.2343/geochemj.2.0407

    • NAID

      130005124702

    • ISSN
      0016-7002, 1880-5973
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ON THE RADIUS ANOMALY OF HOT JUPITERS: REEXAMINATION OF THE POSSIBILITY AND IMPACT OF LAYERED CONVECTION2015

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H. and Inutsuka, S.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 815 号: 1 ページ: 78-78

    • DOI

      10.1088/0004-637x/815/1/78

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A Bayesian Approach to Deriving Ceres Surface Composition from Dawn VIR Data: Initial Quantification of Bright Spot and Typical Dark Material Phases with This Method2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Ehlmann, B. L., Ammannito, E., De Sanctis, M. C., Lapotre, M., Usui, T., Stein, N. T., Prettyman, T., Raponi, A., and Ciarniello, M.
    • 学会等名
      49th Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recycling of the planetary atmospheres embedded in a protoplanetary disk: a comparison between isothermal and non-isothermal simulations2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H. and Tanigawa, T,
    • 学会等名
      Tuebingen Winter-Workshop 2018 on the Formation of Low-Mass Early Planetary Atmospheres
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas dynamics of Martian primary atmosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      Circumplanetary Disks and Satellite Formation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原始惑星系円盤ガスと惑星大気のリサイクリング:等温・非等温計算の比較2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 谷川 享行
    • 学会等名
      日本天文学会 2018年春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Suppression of atmospheric recycling of protoplanets in a protoplanetary disk by buoyancy barrier: implications for the formation super-Earths2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H. and Tanigawa, T
    • 学会等名
      DTA SYMPOSIUM VIII: Challenge to Super-Earths and Their Atmospheres―Where do they come from?
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 火星大気進化モデルの構築:元素・同位体組成からの制約2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 黒澤 耕介, 臼井 寛裕
    • 学会等名
      第19回惑星圏研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evolution of the water cycle since the Archean as constrained by hydrogen isotopes2017

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Foriel, J., and Laneuville, M.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volatile delivery and evolution of terrestrial planets: a theoretical and geochemical perspective2017

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      Joint meeting of Multi-scale asteroid science & Aqua planetology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 地球型惑星の大気と海の形成と進化2017

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      宇宙生命計算科学連携拠点第3回ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cycles and escape of water on Earth and Mars: implications from hydrogen isotopic compositions2017

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Usui, T., and Foriel, J.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tracing the Origin and Evolution of Volatiles on Mars: Constraints from Elemental and Isotopic Compositions of Nitrogen and Noble Gases2017

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • 学会等名
      48th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      The Woodlands, Texas
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen Isotopic Constraints on the Evolution of Surface and Subsurface Water on Mars2017

    • 著者名/発表者名
      Usui, T., Kurokawa, H., Wang, J., Alexander, C. M. O'D., Simon, J. I., and Jones, J. H.
    • 学会等名
      48th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      The Woodlands, Texas
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radius anomaly of hot Jupiters: reexamination of the possibility and impact of the double diffusive convection2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H. and Inutsuka, S.
    • 学会等名
      Exoplanet Ⅰ
    • 発表場所
      Davos, Swiss
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Lower Limit of Atmospheric Pressure on Early Mars Inferred from Nitrogen and Argon Isotopes2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • 学会等名
      47th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      The Woodlands, Texas, America
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大ガス惑星内部の二重拡散対流が熱進化に及ぼす影響の再評価2016

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 犬塚 修一郎
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Tracing the history of the Martian atmosphere and hydrosphere using isotopic compositions2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • 学会等名
      Phobos, Deimos, and Mars Workshop
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-02-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constraints on early Mars atmospheric pressure inferred from nitrogen and argon isotopes2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • 学会等名
      4th ELSI International Symposium
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-01-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 火星大気と表層水の元素・同位体組成進化モデルの構築:表層環境変動史の実証的解明に向けて2016

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 臼井 寛裕, 黒澤 耕介
    • 学会等名
      地球型惑星圏環境に関する研究会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The Evolution of Water in Martian Atmosphere, Hydrosphere, and Cryosphere: Insights from Hydrogen Isotopes2016

    • 著者名/発表者名
      Usui, T., Kurokawa, H., Alexander, C. M. O'D., Wang, J., Simon, J. I., Jones, J. H.
    • 学会等名
      2016 AGU fall meeting
    • 発表場所
      San Francisco, Califonia
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mass-loss and internal structures of hot Jupiters2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • 学会等名
      Japan-Germany Planets and Disks Workshop
    • 発表場所
      Ishigaki, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原始惑星系円盤中における惑星大気への円盤ガスの流入と大気流出2016

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 篠山 大輝, 中本 泰史
    • 学会等名
      日本天文学会 2016年秋季年会
    • 発表場所
      松山
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 火星大気の元素・同位体組成による天体衝突と大気散逸史への制約2016

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 黒澤 耕介
    • 学会等名
      日本惑星科学会 2016年秋季講演会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of Masses, Radii, and Compositions of Exoplanets: Atmospheric Escape and the Implications to Observations2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      第8回系外惑星観測検討ワークショップ
    • 発表場所
      大分
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Constraints on Atmospheric Pressure on Early Mars Inferred from Nitrogen and Argon Isotopic Compositions2016

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素・アルゴン同位体を用いた初期火星大気圧の制約2016

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 黒澤 耕介, 臼井 寛裕
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2016年大会
    • 発表場所
      千葉
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] 隕石重爆撃による大気・海洋量の進化2016

    • 著者名/発表者名
      小佐々 唯, 玄田 英典, 黒川 宏之, 井田 茂
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2016年大会
    • 発表場所
      千葉
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 天体衝突と大気散逸による火星表層環境の進化2015

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 黒澤 耕介, 臼井 寛裕
    • 学会等名
      北大・低温研 共同利用集会:衝突の物理 天体の衝突物理の解明 (XI) -衝突研究における状態方程式の役割-
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Reevaluation of the possibility and impact of layered convection: application to the radius anomaly of hot Jupiters2015

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H. and Inutsuka, S.
    • 学会等名
      31st International Colloquium of the Institute d'Astrophysique de Paris FROM SUPER-EARTHS TO BROWN DWARFS: WHO'S WHO?
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Early Evolution of Martian Atmosphere and Hydrosphere: Constraints from Isotopic Compositions2015

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kurosawa, K., and Usui, T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2015
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホット・ジュピターの半径異常: 層対流の実現可能性とその効果の再評価2015

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 犬塚 修一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2015年大会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 40億年前の火星は厚い大気に覆われていた ―太古の隕石に刻まれた火星環境の大変動―

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2017/039129.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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