微小重力実験による小天体レゴリス上のクレータースケール則の構築

• 研究課題/領域番号: 18K03723
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17010:宇宙惑星科学関連
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 中村 昭子 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40260012)
• 研究分担者: 和田 浩二 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 主席研究員 (10396856) ; 長谷川 直 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, 主任研究開発員 (10399553)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 低重力 / クレーター / レゴリス / 衝突クレーター / 小天体

研究成果の概要

模擬低重力衝突実験装置を開発して高速度衝突クレーター実験を行った。付着性の低い数百ミクロンサイズのシリカサンド標的のクレーター直径は、低重力下で 1 G下より大きくなり、重力加速度への依存性が先行研究で示されていた値と調和的であると示した。付着性が強い数十ミクロンサイズの微粒子標的では、1 G下と低重力下でクレーター直径に大きな違いが見られなかった、すなわち、クレーター形成における「粒子間力支配」を確認した。一方、小惑星レゴリスと同等と考えられる隕石粉のミクロな粒子形状や粒子間付着力を測定し、レゴリス模擬物として実験に用いられるシリカサンド等より粗く付着力が小さいことを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

はやぶさ２が探査した小惑星リュウグウや、これからMMXによって探査される火星衛星フォボスは、岩塊や砂状のレゴリスで表面が覆われている。これらの天体表層は、地上に比べて数桁も重力加速度が小さい。しかし、微小重力の天体表面ではレゴリス粒子同士の付着性が無視できない可能性がある。本研究は、模擬低重力下でクレーター実験を行うシステムを開発し、クレーターの大きさについてレゴリスの付着性がどのように影響するかを実験的に示した。

研究成果

• [雑誌論文] Implications of High Polarization Degree for the Surface State of Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuroda D., Geem J., Akitaya H., Jin S., Takahashi J., Takahashi K., Naito H., Makino K., Sekiguchi T., Bach Y. P., Seo J., Sato S., Sasago H., Kawabata K. S., Kawakami A., Tozuka M., Watanabe M., Takagi S., Kuramoto K., Yoshikawa M., Hasegawa S., Ishiguro M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 911 号: 2 ページ: L24-L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abee25
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of Two TNO-like Bodies in the Asteroid Belt (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sunao、Marsset Michael、DeMeo Francesca E.、Bus Schelte J.、Geem Jooyeon、Ishiguro Masateru、Im Myungshin、Kuroda Daisuke、Vernazza Pierre
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 916 号: 1 ページ: L6-L6
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac0f05
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda Rie、Arakawa Masahiko、Shimaki Yuri、Shirai Kei、Yokota Yasuhiro、Kadono Toshihiko、Wada Koji、et al.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 366 ページ: 114530-114530
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cohesion of regolith: Measurements of meteorite powders (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagaashi Yuuya、Aoki Takanobu、Nakamura Akiko M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 360 ページ: 114357-114357
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114357
  • 査読あり
• [雑誌論文] An artificial impact on the asteroid 162173 Ryugu formed a crater in the gravity-dominated regime (2020)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, M., Saiki, T., Wada, K., Ogawa, K., Kadono, T., Shirai, K., Sawada, H., Ishibashi, K., Honda, R., Sakatani, N., Iijima, Y., Okamoto, C., Yano, H., Takagi, Y., Hayakawa, M., Michel, P., Jutzi, M., Shimaki, Y., Kimura, S., Mimasu, Y., Toda, T., Imamura, H., Nakazawa, S., Hayakawa, H., Sugita, S., et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 368 号: 6486 ページ: 67-71
  • DOI: 10.1126/science.aaz1701
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Q-type asteroids: Possibility of non-fresh weathered surfaces (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, S., Hiroi, T., Ohtsuka, K., Ishiguro, M., Kuroda, D., Ito, T., Sasaki, S.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 5 ページ: 103-103
  • DOI: 10.1093/pasj/psz088
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental study on gravitational and atmospheric effects on crater size formed by low‐velocity impacts into granular media (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi, M., Nakamura, A. M., Wada, K.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1379-1392
  • DOI: 10.1029/2018je005628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory experiments on agglomerationof particles in a granular stream (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagaashi, Y., Omura, T., Kiuchi, M., Nakamura, A. M., Wada, K., Hasegawa, S.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 5 号: 1 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0205-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Physical properties of near-Earth asteroids with a low delta-v: Survey of target candidates for the Hayabusa2 mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sunao、他４２名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 114-114
  • DOI: 10.1093/pasj/psy119
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] High-velocity impact experiments in reduced gravity: The effect of cohesive strength of particle layers (2021)
  • 著者名/発表者名: Masato Kiuchi, Takaya Okamoto, Yuuya Nagaashi, Sunao Hasegawa, Akiko Nakamura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021, online, May 30 - June 6
  • 国際学会
• [学会発表] Cohesive force measurements of meteorite powders (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagaashi, Y., Aoki, T., Nakamura, A. M.
  • 学会等名: The 52nd Lunar and Planetary Science Conference (LPSC), virtual
  • 国際学会
• [学会発表] 低重力下での高速度衝突クレーター形成実験 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木内 真人、岡本尚也、長足 友哉、長谷川 直、中村 昭子
  • 学会等名: 天体の衝突物理の解明 (XVI)/第12回スペースガード研究会
• [学会発表] Laboratory penetration experiments conducted at low effective gravity II (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, A. M., Nakahata, J., Nagaashi, Y.
  • 学会等名: JpGU - AGU joint meeting 2020 virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study of high-velocity impacts into granular material in reduced gravity (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi, M., Okamoto, T., Hasegawa, S., Nakamura, A. M.
  • 学会等名: JpGU - AGU joint meeting 2020 virtual
  • 国際学会
• [学会発表] 簡易的な落下装置を用いた高速度クレーター形成実験：クレーターサイズの重力依存性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木内 真人、岡本 尚也、長足 友哉、長谷川 直、中村 昭子
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] レゴリス粒子の固着力：粒子の形状と塑性変形の効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長足 友哉、青木隆修、中村昭子
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] Experimental study on gravitational effects on crater size formed by low-velocity impacts into granular media (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi, M., Nakamura, A. M., Wada, K.
  • 学会等名: JpGU2019, Makuhari Messe, May. 26-30, 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Laboratory impact penetration experiments conducted at simulated reduced gravity (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, A. M., Morizono, K., Nagaashi, Y.
  • 学会等名: JpGU2019, Makuhari Messe, May. 26-30, 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 微小重力下での高速度衝突クレーター形成実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木内真人, 中村昭子, 岡本尚也
  • 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, JAXA宇宙科学研究所, 3月2-3日, 2019. (書面発表)
• [学会発表] はやぶさ2 SCIによる小惑星リュウグウ上での衝突実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦, 佐伯孝尚, 門野敏彦, 高木靖彦, 和田浩二, 他
  • 学会等名: 日本惑星科学会2019年度秋季講演会，京都産業大学神山ホール，2019年10月7日-9日
• [学会発表] SCIクレータから放出されたイジェクタ粒子のサイズ推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二, 石橋高, 木村宏, 荒川政彦, 澤田弘崇, 他
  • 学会等名: 第15回衝突研究会：天体の衝突物理の解明 (XV) ～小惑星の表層進化～, 千葉工業大学 東京スカイツリータウンキャンパス, 11月27-29日, 2019
• [学会発表] Experimental study of low velocity impact onto granular media under reduced gravities: Effects of density ratio of the projectile to the target (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi, M., Nakamura, A. M., Wada, K.
  • 学会等名: JpGU2018 (EE session)
  • 国際学会
• [学会発表] 小天体レゴリスへのインパクターの貫入深さ (2018)
  • 著者名/発表者名: 森園佳奈，中村昭子
  • 学会等名: 第14回衝突研究会研究集会 天体の衝突物理の解明 (XIV) ～探査機はやぶさの成果と挑戦：初号機から２号機へ～
• [学会発表] 粉体層への低速度衝突で形成されるクレーターサイズの重力依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木内真人，中村昭子，和田浩二
  • 学会等名: 第14回衝突研究会研究集会 天体の衝突物理の解明 (XIV) ～探査機はやぶさの成果と挑戦：初号機から２号機へ～