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高空隙標的のクレーター形成に伴う衝撃圧伝播過程の解明:小天体表層進化への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J00027
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
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

岡本 尚也  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード高空隙 / 小天体 / クレーター形成 / 高速衝突実験 / 数値衝突計算 / クレーター / 高空隙率 / 室内衝突実験 / 圧力伝播
研究実績の概要

近年の探査により小天体の表層の画像の取得され, 特徴的なクレーターが数多く見つかってきている.このような特徴的なクレーターが形成される要因の一つとして小天体の空隙率が高いことが考えられる.これまでクレーターサイズを考える上では, 無次元数を用いたπスケーリング則がしばしば適用され, 整理されてきた.しかしこのスケーリング則は点源近似を仮定しており, 弾丸の潜り込む影響が考えられる空隙率の高い天体にそのまま応用してよいかどうかは定かではない.そのため本研究では, 高空隙標的でのクレーター生成の素過程を理解することを目的とした.
令和元年度までに, 衝突により高空隙標的内の衝撃圧がどのように伝播するのかを調べるため, 空隙率94%、バルク密度0.15g/cm^3を持つ標的を作成し, これに対して高速衝突実験を行った. 標的内部にトレーサー粒子として鉄球を配置し, 衝突直後に広がる衝撃波に伴う粒子の移動速度を計測した. しかし, 衝突前後でトレーサー粒子に目立った移動を確認することはできなかった. そのため令和2年度からは, 密度の異なる弾丸, 衝突速度を変化させ, 弾丸が貫入中のクレーター(キャビティ)成長過程に関するにデータ取得を行ない, その成長プロファイルの取得に成功した.弾丸が大きく破砕・変形されるほど太短いキャビティが形成される一方, その程度が小さい場合は細長いキャビティが形成され, これまでの研究と調和的な結果を得た.
研究期間は終了しているが,今後は実験と同条件で数値シミュレーションを実行し, 実験のキャビティ形状を再現するインプットパラメータを精査する.これにより実験による妥当性が検証されたシミュレーションコードを使って, 衝撃圧の減衰過程を定量的に評価し, 物理的考察を取り入れた高空隙天体上に形成されるクレーター形成過程について議論する予定である.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Impact ejecta near the impact point observed using ultra‐high‐speed imaging and SPH simulations and a comparison of the two methods2020

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T.、Kurosawa, K.、Genda, H.、Matsui, T.
    • 雑誌名

      JGR Planets

      巻: 125 号: 4 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1029/2019je005943

    • 関連する報告書
      2019 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] 火星隕石の放出過程2018

    • 著者名/発表者名
      黒澤 耕介, 玄田英典, 岡本 尚也, 松井 孝典
    • 雑誌名

      日本惑星科学会誌『遊星人』

      巻: 27 ページ: 197-206

    • NAID

      130007546972

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] フラッシュX線を用いた高空隙標的に形成されるキャビティ成長の観察2021

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也,安部 正真
    • 学会等名
      令和ニ年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DESTINY+搭載カメラ光学校正計画の検討状況2021

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也, 石橋 高, 山田 学, 洪 鵬, 吉田 二美, 荒井 朋子, 石丸 貴博, 高島 健
    • 学会等名
      令和2年度 天体の衝突物理の解明(XVI)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A Ground-based Optical Calibration Plan for DESTINY+ on-board Cameras, TCAP and MCAP2021

    • 著者名/発表者名
      Okamoto T., Ishibashi, K., Yamada M., Hong, P., Yoshida, F., Arai, T., Ishimaru, T., Ohta, M., Miyabara, T., Takashima, T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DESTINY+搭載カメラ TCAP と MCAP の機上校正計画2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也, 石橋 高, 山田 学, 洪 鵬, 吉田 二美, 荒井 朋子, 石丸 貴博, 高島 健
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年度秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DESTINY+搭載カメラの機上校正計画2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也, 石橋 高, 山田 学, 洪 鵬, 吉田 二美, 荒井 朋子,石丸 貴博, 高島 健
    • 学会等名
      第64回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Impact Ejecta in the Vicinity of the Impact Point: A Comparison of the Laboratory Impact experiments and SPH simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Kurosawa, K., Genda, H., Matsui, T.
    • 学会等名
      The 2nd International Winter School for Aquaplanetology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フラッシュX線を用いた高空隙標的内の粒子速度計測実験2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也, 安部 正真
    • 学会等名
      令和元年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] DESTINY+搭載カメラのキャリブレーション方法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也, 石橋 高, 洪 鵬, 吉田 二美, 荒井 朋子, 石丸 貴博, 高島 健
    • 学会等名
      2019年度日本惑星科学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] DESTINY+ミッション搭載カメラによる小惑星 Phaethon 表層の観測:機上校正方法に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      岡本 尚也, 石橋 高, 洪 鵬, 吉田 二美, 荒井 朋子, 石丸 貴博, 高島 健
    • 学会等名
      令和元年度:天体の衝突物理の解明 (XV) ~小惑星の表層進化~
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 衝突点近傍から放出されるイジェクタの超高速撮像:SPHシミュレーションとの比較2018

    • 著者名/発表者名
      岡本尚也
    • 学会等名
      天体衝突の衝突物理の解明(XIV)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 衝突点近傍で発生する高速度放出物の生成機構の解明

    • URL

      https://www.isas.jaxa.jp/outreach/isas_news/files/ISASnews473.pdf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 岩石天体衝突時に発生するガスを捉えろ!  ー新たな衝突実験手法の開発ー

    • URL

      http://www.isas.jaxa.jp/topics/002189.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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