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原始惑星系円盤流体計算による氷ペブル集積効率と地球型惑星の水量決定機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13602
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
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, 特任助教 (80713643)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード惑星科学 / 惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 流体計算 / 系外惑星 / 惑星起源・進化 / 地球 / ハビタビリティ / 地球型惑星 / 水量 / 太陽系
研究成果の概要

本研究の目的は,新しい惑星形成シナリオであるペブル集積モデルのもとで,惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流を考慮した氷ダスト(ペブル)の集積効率を求め,地球型惑星の水量決定機構を解明することであった.そのために,惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流の流体シミュレーション,流入ペブルの軌道計算,原始惑星系円盤におけるダスト進化と惑星へのペブル集積計算を行った.研究実施計画に基づいて研究を行い,惑星サイズに応じた惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流の構造,ペブルサイズに応じた惑星へのペブル集積効率を理論的に求め,それらをもとに氷ペブルによる地球型惑星への水供給量を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は,地球のような生命を育む惑星がどのように誕生しうるのかという問いの解明へと繋がるものである.我々はどこからきたのか,我々は宇宙において孤独な存在なのかという根源的な問いは,人類が地球外の世界,太陽系や系外惑星系を知ろうとする動機となってきた.惑星系の形成過程についての理解が大きく変わりつつある現在,その新しいシナリオのもとで惑星の水量がどのように決定されるのかを解明したことは,将来の太陽系探査や系外惑星系観測への指針を与えうるものであり,学術的・社会的意義がある.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A Probabilistic Approach to Determination of Ceres' Average Surface Composition From Dawn Visible‐Infrared Mapping Spectrometer and Gamma Ray and Neutron Detector Data2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa H.、Ehlmann B. L.、De Sanctis M. C.、Lap?tre M. G. A.、Usui T.、Stein N. T.、Prettyman T. H.、Raponi A.、Ciarniello M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Planets

      巻: 125 号: 12

    • DOI

      10.1029/2020je006606

    • 関連する報告書
      2020 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] Loss and Fractionation of Noble Gas Isotopes and Moderately Volatile Elements from Planetary Embryos and Early Venus, Earth and Mars2020

    • 著者名/発表者名
      Lammer Helmut、Scherf Manuel、Kurokawa Hiroyuki、Ueno Yuichiro、Burger Christoph、Maindl Thomas、Johnstone Colin P.、Leizinger Martin、Benedikt Markus、Fossati Luca、Kislyakova Kristina G.、Marty Bernard、Avice Guillaume、Fegley Bruce、Odert Petra
    • 雑誌名

      Space Science Reviews

      巻: 216 号: 4 ページ: 74-74

    • DOI

      10.1007/s11214-020-00701-x

    • 関連する報告書
      2020 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] Influences of protoplanet-induced three-dimensional gas flow on pebble accretion2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 643 ページ: A21-A21

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202039153

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influences of protoplanet-induced three-dimensional gas flow on pebble accretion2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 633 ページ: A81-A81

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201936842

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 惑星系の形成と進化2019

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 雑誌名

      遊星人

      巻: 28(4) ページ: 266-276

    • NAID

      130007845692

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gas flow around a planet embedded in a protoplanetary disc2019

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki、Ida Shigeru
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 623 ページ: A179-A179

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201833997

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 火星大気と表層水の起源と進化:理論モデルと同位体組成からの制約2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之、櫻庭 遥
    • 雑誌名

      日本惑星科学会誌遊星人

      巻: 27 号: 3 ページ: 127-137

    • DOI

      10.14909/yuseijin.27.3_127

    • NAID

      130007546887

    • ISSN
      0918-273X, 2423-897X
    • 年月日
      2018-09-25
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subduction and atmospheric escape of Earth's seawater constrained by hydrogen isotopes2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki、Foriel Julien、Laneuville Matthieu、Houser Christine、Usui Tomohiro
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 497 ページ: 149-160

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2018.06.016

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of atmospheric recycling of planets embedded in a protoplanetary disc by buoyancy barrier2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki、Tanigawa Takayuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 479 号: 1 ページ: 635-648

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1498

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 小天体と惑星の水・岩石反応と物質輸送2021

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      惑星圏研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C型小惑星の起源と炭素質コンドライト隕石との繋がり:水岩石反応と赤外スペクトルモデルからの示唆2020

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原始惑星系円盤内に埋没した原始惑星周りの 3 次元ガス流構造:その形態とペブル降着への影響2020

    • 著者名/発表者名
      桑原 歩
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Origin of nitrogen in Earth's mantle constrained by models for partitioning and cycling2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      Europlanet Science Congress 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Spectral evidence for the distant origin and water-rock differentiation of large C-type asteroids2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of protoplanet-induced gas flow on pebble accretion: Implications for the dichotomy between inner super-Earths and outer gas giants2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara, A.
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evoliution of planetary water: The perspective on planet formation and material transport in the Solar System2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Sakuraba, H., Shibuya, T., Sekine, Y., Ehlmann, B. L., Usui, F.
    • 学会等名
      The 21st Symposium on Planetary Sciences
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Paleo-aqueous environments of volatile-rich asteroid2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Shibuya, T., Sekine, Y., Ehlmann, B. L., Usui, F.
    • 学会等名
      Challenging the Perceptions of the Requirements for Life on Earth and Other Worlds,
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 揮発性元素に富んだ小惑星の赤外スペクトルモデルと観測の比較2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      第3回水惑星学全体会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling of infrared reflectance spectra of volatile-rich asteroids2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Shibuya, T., Sekine, Y., and Ehlmann, B. L.
    • 学会等名
      Asteroid Science in the Age of Hayabusa2 and OSIRIS-REx
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 惑星系の形成と進化2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      日本惑星科学会 2019年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrodynamic effects on the accretion of gas and dust onto protoplanetary cores2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kuwahara, A., and Okuzumi, S.
    • 学会等名
      EPSC-DPS Joint Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Icy pebble accretion onto terrestrial planets: the effect of gas flow2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 桑原 歩, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A forward modeling of infrared reflectance spectra of asteroids2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 渋谷 岳造, 関根 康人, Ehlmann, B. L.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The climate and redox state of early Mars: insights from isotopes2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Icy pebble accretion onto terrestrial planets: the effect of gas flow2019

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之、桑原歩、奥住聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Can icy pebble accretion form habitable planets?2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki
    • 学会等名
      The 1st International Workshop for Aquaplanetology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 氷ペブルによる地球型惑星への水供給2018

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      第2回水惑星全体会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Gas flow around a planet embedded in a protoplanetary disc: the dependence on the planetary mass2018

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki、Ida Shigeru
    • 学会等名
      American Astronomical Society, DPS meeting #50
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 惑星近傍の原始惑星系円盤ガス流れ場とスーパーアース形成過程への示唆2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之、谷川 享行、桑原 歩、井田 茂
    • 学会等名
      日本惑星科学会 2018年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 原始惑星系円盤に埋もれた惑星大気のリサイクリング:浮力バリアによる抑制2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之、谷川 享行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Gas flow around low mass planets in a protoplanetary disk: the dependence of out-flow speed on the planetary mass2018

    • 著者名/発表者名
      桑原 歩、黒川 宏之、井田 茂
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 原始惑星が巻き起こす嵐が、惑星系の姿を決定づけた

    • URL

      http://www.elsi.jp/ja-JP/news_events/highlights/2020/20200128_hkurokawa

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] Planetary seed-induced storms have determined...

    • URL

      http://www.elsi.jp/en/news_events/highlights/2020/20200128_hkurokawa

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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