過去5000年間の超巨大SPE頻度の解明

• 研究課題/領域番号: 16H06005
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 三宅 芙沙 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90738569)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円); 2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2018年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 樹木年輪 / 放射性炭素 / 宇宙線生成核種 / Solar Proton Event / Solar Energetic Particle / SPE / 大規模SEPイベント / 氷床コア / 太陽活動 / 炭素14

研究成果の概要

太陽フレアやコロナ質量放出に伴い大規模なSolar Proton Event（SPE）が発生すると、人工衛星の故障等の甚大な被害が引き起こされる。大規模なSPEの履歴は、過去70年程度は直接観測記録が残されているが、それより長いタイムスケールでの発生頻度や規模の上限などはよくわかっていない。本研究では、大規模SPEの代替指標である樹木年輪の14C濃度を1年分解能で測定し、急激な14C濃度増加をとらえることで、過去に発生した大規模SPEを調査することを目的としている。大規模SPE頻度を明らかにするとともに、大規模SPE発生と太陽活動度との関係の解明を目指す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の長期にわたる樹木年輪の14C分析により、西暦775年、西暦994年、紀元前660年頃の3つの大規模Solar Proton Event（SPE）の存在が示された。また、これら3イベントについて、詳細な樹木年輪の14C分析や南極ドームふじ氷床コアの10Be分析から発生特性について明らかにした。本研究により得られた1年分解能の14Cデータは、年代測定の基盤として非常に重要である。本研究により得られた結果を含む、大規模SPEに関する最新の知見をまとめた書籍を出版した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Arizona(米国)
• [国際共同研究] Natural Resources Institute Finland(フィンランド)
• [国際共同研究] アリゾナ大学年輪研究所/アリゾナ大学AMS研究所(米国)
• [雑誌論文] The IntCal20 Northern Hemisphere Radiocarbon Age Calibration Curve (0?55 cal kBP) (2020)
  • 著者名/発表者名: Reimer Paula J, et al.
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 62 号: 4 ページ: 725-757
  • DOI: 10.1017/rdc.2020.41
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Findings from an in-Depth Annual Tree-Ring Radiocarbon Intercomparison (2020)
  • 著者名/発表者名: Wacker L, et al.
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 62 号: 4 ページ: 873-882
  • DOI: 10.1017/rdc.2020.49
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 古木から読み解く過去の宇宙 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 雑誌名: 日本歴史 巻: 第870号（11月号） ページ: 74-75
• [雑誌論文] Prolonged production of 14C during the ~660 BCE solar proton event from Japanese tree rings (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakurai Hirohisa、Tokanai Fuyuki、Miyake Fusa、Horiuchi Kazuho、Masuda Kimiaki、Miyahara Hiroko、Ohyama Motonari、Sakamoto Minoru、Mitsutani Takumi、Moriya Toru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/s41598-019-57273-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiocarbon Production Events and their Potential Relationship with the Schwabe Cycle (2019)
  • 著者名/発表者名: Scifo A.、Kuitems M.、Neocleous A.、Pope B. J. S.、Miles D.、Jansma E.、Doeve P.、Smith A. M.、Miyake F.、Dee M. W.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-019-53296-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Earliest Candidates of Auroral Observations in Assyrian Astrological Reports: Insights on Solar Activity around 660 BCE (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa Hisashi; Mitsuma Yasuyuki; Ebihara Yusuke; Miyake Fusa
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 884(L18) 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab42e4
  • NAID: 120007133209
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Introduction (2019)
  • 著者名/発表者名: Usoskin I、Miyake F
  • 雑誌名: Extreme Solar Particle Storms: The hostile Sun（book chapter) 巻: － ページ: 1-1-1-3
  • DOI: 10.1088/2514-3433/ab404ach1
  • ISBN: 9780750322324, 9780750322300
  • 国際共著
• [雑誌論文] Measurements of Radionuclides (2019)
  • 著者名/発表者名: Wacker L、Baroni M、Mekhaldi F、Miyake F、Oinonen M
  • 雑誌名: Extreme Solar Particle Storms: The hostile Sun（book chapter) 巻: － ページ: 5-1-5-14
  • DOI: 10.1088/2514-3433/ab404ach5
  • ISBN: 9780750322324, 9780750322300
  • 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of the Measured Events (2019)
  • 著者名/発表者名: Cliver E、Ebihara Y、Hayakawa H、Jull T、Mekhaldi F、Miyake F、Muscheler R
  • 雑誌名: Extreme Solar Particle Storms: The hostile Sun（book chapter) 巻: － ページ: 6-1-6-37
  • DOI: 10.1088/2514-3433/ab404ach6
  • ISBN: 9780750322324, 9780750322300
  • 国際共著
• [雑誌論文] Further Search for Extreme Events (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyake F、Ebihara Y、Hayakawa H、Maehara H、Mitsuma Y、Usoskin I、Wang F、Willis D M
  • 雑誌名: Extreme Solar Particle Storms: The hostile Sun（book chapter) 巻: － ページ: 7-1-7-41
  • DOI: 10.1088/2514-3433/ab404ach7
  • ISBN: 9780750322324, 9780750322300
  • 国際共著
• [雑誌論文] 10Be Signature of the Cosmic Ray Event in the 10th Century CE in Both Hemispheres, as Confirmed by Quasi-Annual 10Be Data From the Antarctic Dome Fuji Ice Core (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyake F.、Horiuchi K.、Motizuki Y.、Nakai Y.、Takahashi K.、Masuda K.、Motoyama H.、Matsuzaki H.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 号: 1 ページ: 11-18
  • DOI: 10.1029/2018gl080475
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tree rings reveal globally coherent signature of cosmogenic radiocarbon events in 774 and 993 CE (2018)
  • 著者名/発表者名: Buntgen Ulf, et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06036-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] More Rapid 14C Excursions in the Tree-Ring Record: A Record of Different Kind of Solar Activity at About 800 BC? (2018)
  • 著者名/発表者名: Jull A J Timothy、Panyushkina Irina、Miyake Fusa、Masuda Kimiaki、Nakamura Toshio、Mitsutani Takumi、Lange Todd E、Cruz Richard J、Baisan Chris、Janovics Robert、Varga Tamas、Moln?r Mih?ly
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 60 号: 4 ページ: 1237-1248
  • DOI: 10.1017/rdc.2018.53
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Verification of the Annual Dating of the 10th Century Baitoushan Volcano Eruption Based on an AD 774-775 Radiocarbon Spike (2018)
  • 著者名/発表者名: Hakozaki, M., Miyake, F., Nakamura, T., Kimura, K., Masuda, K., & Okuno, M
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 60 号: 1 ページ: 261-268
  • DOI: 10.1017/rdc.2017.75
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Current status of collection of cosmogenic data in Nagoya (2021)
  • 著者名/発表者名: F Miyake
  • 学会等名: ISEE International Joint Research Program "Modeling the transport and deposition of cosmogenic isotopes of historical MIYAKE Events and recent
  • 国際学会
• [学会発表] 樹木年輪中放射性炭素を用いたキャリントンSEP(Solar Energetic Particle) イベントの探査 I I (2021)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙ら
  • 学会等名: 応用物理学会
• [学会発表] Extreme solar particle events shown in carbon-14 data (2020)
  • 著者名/発表者名: F Miyake
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙線生成核種を用いた紀元前660年頃の宇宙線イベントの調査 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 応用物理学会
• [学会発表] Cosmogenic Evidences for Past SEP Events (2019)
  • 著者名/発表者名: Fusa Miyake
  • 学会等名: 2019 International Cosmic Ray Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 宇宙線生成核種を用いた過去のSEPイベントの調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 応用物理学会
• [学会発表] 樹木年輪の放射性炭素分析 に基づく過去 1 万年間の太陽活動復元 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 歴博共同研究「総合資料学の創成と日本歴史文化に関する研究資源の共同利用基盤構築 」異分野 連携ユニット 研究会
  • 招待講演
• [学会発表] A search for past extreme solar events using 14C data in tree rings (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: Chapmann conference (Chapman on Scientific Challenges Pertaining to Space Weather Forecasting Including Extremes)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Rapid cosmic ray events shown in carbon-14 data of tree rings (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: PSTEP A04 International Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 南極ドームふじアイスコアの10Be濃度単年分析による993/994年宇宙線イベントの検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会
• [学会発表] 約単年分解能10Beデータを用いた994年宇宙線イベントの調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 南極ドームふじ氷床深層コア全層詳細解析および「最古のアイスコア」についての研究討論集会
• [学会発表] ドームふじアイスコアの10Be分析による単年宇宙線イベントの調査II (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: JpGU
• [学会発表] 14Cデータに見られる宇宙線イベント (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: JpGU
  • 招待講演
• [学会発表] Annual cosmic ray events shown in carbon-14 data from the BC 10th to AD 14th century (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: Radiocarbon
  • 国際学会
• [学会発表] Connection to radiocarbon (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 名大ISEE 雷雲ガンマ線ミニ研究会
• [学会発表] 樹木年輪の炭素14濃度に刻まれた過去の宇宙線増加現象 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 第79回応用物理学会 秋季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] A search for potential event signatures over high-resolution 14C records (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: ISEE workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 樹木年輪から探る過去の大規模SPE (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: SGEPSS
  • 招待講演
• [学会発表] ドームふじアイスコアの一年分解能10BeデータにみられるAD993/994宇宙線イベント (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: AMSシンポジウム
• [学会発表] 屋久杉年輪の14C濃度測定による12-14世紀の太陽活動の調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙・森千尋・増田公明・中村俊夫・木村勝彦・門叶冬樹
  • 学会等名: 名古屋大学宇宙地球環境研究所年代測定研究 シンポジウム
• [学会発表] 年輪の炭素14を用いた古太陽活動の復元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: ISEE研究集会太陽圏宇宙線研究集会
  • 招待講演
• [学会発表] 年輪に見られる宇宙線イベント：単年以下の精度の14Cデータ (2017)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 研究集会「気候科学と古気候プロキシ研究の接点創出」
  • 招待講演
• [学会発表] 過去3000年間の宇宙線強度年変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙・増田公明・中村俊夫・箱崎真隆・木村勝彦・門叶冬樹・森谷透・武山美麗・A.J.T.Jull・I.P.Panyushkina
  • 学会等名: 第20回AMSシンポジウム
• [学会発表] 年輪に見られる宇宙線イベント：単年以下の精度の14Cデータ (2017)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙・増田公明・中村俊夫・箱崎真隆・木村勝彦
  • 学会等名: 樹木年輪研究会・組織と材質研究会合同シンポジウム2017秋
• [図書] Extreme Solar Particle Storms: The hostile Sun (2019)
  • 著者名/発表者名: Fusa Miyake, Ilya Usoskin and Stepan Poluianov (eds.)
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: IOP Publishing
  • ISBN: 9780750322300
• [学会・シンポジウム開催] ISEE International workshop "Extreme solar events: How hostile can the Sun be?" (2018)