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アルマ望遠鏡テラヘルツ分光ビッグデータで解明する、衛星タイタンの大気化学

研究課題

研究課題/領域番号 19K14782
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
研究機関東京大学

研究代表者

飯野 孝浩  東京大学, 情報基盤センター, 特任准教授 (40750493)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード電波天文学 / 大気化学 / 大気物理 / リモートセンシング / テラヘルツ / ビッグデータ / 逆問題 / 最適化問題 / アルマ
研究開始時の研究の概要

土星最大の衛星タイタンの大気中には,ベンゼンやアセトニトリルなどの分子量の大きい分子ガスが含まれ,その組成は太陽系で最も複雑と言える.

我々はアルマ望遠鏡が生成する高感度・高空間分解能・高時間分解能・広周波数帯域のデータ群を利活用し,タイタンの分光ビッグデータを生成してきた.本データ群から,各微量分子ガスの3次元分布や時間変動,同位体比の導出を行い,タイタンの大気化学の解明を目指す.

研究成果の概要

世界最大のテラヘルツリモートセンサであるアルマ干渉計を用い,探査機に比肩する大気リモートセンシング技術基盤の開発・検証と,これを用いた大気化学過程研究を行った.研究成果として特に重要であるのは,土星衛星タイタンにおけるアセトニトリル分子中の窒素同位体の導出である.得られた値は窒素分子と調和的であり,アセトニトリルが銀河宇宙線解離を経て窒素分子から直接生成されている可能性が示された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年,地上大型望遠鏡の技術革新により,太陽系外惑星大気の組成までもが観測的に明らかにされつつある.翻って,太陽系内惑星大気の観測的研究は,ボイジャーやカッシーニといった探査機によりブレイクスルーがもたらされてきたが,探査機の利活用の機会は極端に限定されている.本研究では,特に太陽系外天体の観測において用いられてきた地上大型電波望遠鏡を太陽系内惑星大気の観測においても利活用することで,探査機に比肩する大気化学・大気物理観測の基盤技術開発と,これを用いた惑星大気環境の解明という成果を上げてきた.今後は本研究を基盤として,タイタン・海王星の大気環境をさらに詳らかにしていく.

報告書

(3件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] NASAゴダード宇宙飛行センター(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] NASAゴダード宇宙飛行センター(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A Belt-like Distribution of Gaseous Hydrogen Cyanide on Neptune’s Equatorial Stratosphere Detected by ALMA2020

    • 著者名/発表者名
      Iino T., Sagawa H., Tsukagoshi T., Nozawa S.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 903 号: 1 ページ: L1-L1

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abbb9a

    • 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] 14N/15N Isotopic Ratio in CH3CN of Titan’s Atmosphere Measured with ALMA2020

    • 著者名/発表者名
      Iino Takahiro、Sagawa Hideo、Tsukagoshi Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 890 号: 2 ページ: 95-95

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab66b0

    • 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
  • [学会発表] ALMAで検出された海王星成層圏HCNの帯状分布構造とその化学・物理2021

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇,野澤悟徳
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ALMA observations of Titan's atmospheric composition and isotopic ratios2021

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇
    • 学会等名
      惑星圏研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A belt-like distribution of gaseous hydrogen cyanide on Neptune's equatorial stratosphere detected by ALMA2021

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇,野澤悟徳
    • 学会等名
      惑星圏研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アルマを用いたタイタン大気中アセトニトリルにおける14N/15N同位体比が解き明かす,銀河宇宙線の大気化学過程への影響2020

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A belt-like distribution of gaseous hydrogen cyanide on Neptune's equatorial stratosphere detected by ALMA2020

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      Nobeyama Science Workshop 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Determination of 14N/15N of CH3CN in Titan’s atmosphere with ALMA2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Iino, Hideo Sagawa and Takashi Tsukagoshi
    • 学会等名
      European Planetary Science Congress 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ALMAを用いたタイタン大気アセトニトリルにおける窒素同位体比の初計測と,銀河宇宙線由来大気化学過程への制約2019

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇
    • 学会等名
      惑星科学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] アルマ太陽系天文学ビッグデータ」を用いた,タイタン大気微量分子時空間変動の観測的解明2019

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] Iino Takahiro website

    • URL

      https://www.iinotakahiro.com/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 海王星の赤道に横たわる猛毒ガス「シアン化水素」の帯を世界で初めて発見

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0310_00023.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 地上大型電波望遠鏡により、土星の衛星タイタンの大気成分の詳細な観測に成功

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0310_00018.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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