分化小惑星上の水から読み解く太陽系衝突の歴史

• 研究課題/領域番号: 20K04055
• 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: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 松岡 萌 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究員 (00830738) ; 臼井 文彦 神戸大学, 理学研究科, 特命助教 (30720669) ; 中村 昭子 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40260012)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2020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: 小惑星 / 衝突 / 含水鉱物

研究開始時の研究の概要

分化小惑星への水の供給は、それら天体への水に富む太陽系小天体、即ち、氷天体や炭素質コンドライト母天体小惑星の衝突という形で行われると考えられている。よって、供給された水が、どのような衝突条件で、どのくらい分化小惑星上に残るのかを明らかにする必要がある。本研究では、分化小惑星の表層に衝突によってもたらされた水が、どれくらい残存するかを室内衝突実験と分光測定計測で明らかにする。それに加えて、その実験結果と実際の分化小惑星の天文観測分光データを組み合わせることにより、分化小惑星上への氷天体や炭素質コンドライト母天体小惑星の衝突量の導出を行う。

研究実績の概要

地球型惑星や分化小惑星には、液体の水、氷、含水鉱物なとどとして水が存在している。これらの水は、雪線以遠で形成された水に富む太陽系内小天体(氷天体や炭素質コントドライト母天体が、その水を保持したまま衝突したことにより獲得されたと考えられている。 直径 100 km以上の分化小惑星に現存している水は、その存在量を明らかにすることによって、木星型惑星の動径方向移動に伴う小天体のミキシングを読み解くトレーサーになり得る。そこで本研究では、衝突によってもたらされた水が分化小惑星の表層に取り込まれ得る量を室内衝突実験から明らかにし、その結果を天文観測データと組み合わせることにより、分化小惑星上における水に富む太陽系小天体の衝突量の導出を行う。 分化小惑星模擬物質に対して、室内衝突実験にて、含水鉱物・氷の衝突を模擬する実験を行い、衝突前後にフーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)にて分光計測を行う。衝突角度や衝突飛翔体物質を変化させ、分化小惑星模擬物質に残る水の量を調べる。
今年度から分化小惑星模擬物質として、鉄に蛇紋岩を衝突させる実験を行った。そして、衝突させて形成されたクレーターに残った蛇紋岩の脱水の程度を調べるためにクレーターの分光測定を行った。また、クレーターの表面形状を調べ、クレーター内に残存する弾丸物質の割合を制約した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

２年目から開始予定の衝突実験をようやく、本年度から本格的に実施することができた。

今後の研究の推進方策

昨年度まではコロナ禍に起因して、本研究テーマの衝突実験の実施が難しかった為に、今年度は実験実施できた為に、来年度以降も継続的に衝突実験を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Spectral Evolution of Dark Asteroid Surfaces Induced by Space Weathering over a Decade (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, S., DeMeo, F. E., Marsset, M., Bus, S. J., Hanus, J., Hanayama, H., Horiuchi, T., Takir, D., Avdellidou, C., Delbo, M., Jehin, E., Ferrais, M., Geem, J., Im, M., Seo, J., Bach, Y. P., Jin, S., Ishiguro, M., Kuroda, D., Binzel, R. P., Nakamura, A. M, Yang, B. and Vernazza, P.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 939 号: 1 ページ: L9-L9
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac92e4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Remote Observations of the Main Belt (2022)
  • 著者名/発表者名: Vernazza Pierre、Usui Fumihiko、Hasegawa Sunao
  • 雑誌名: Vesta and Ceres 巻: － ページ: 3-25
  • DOI: 10.1017/9781108856324.003
  • ISBN: 9781108856324, 9781108479738
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Appearance of a “Fresh” Surface on 596 Scheila as a Consequence of the 2010 Impact Event (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sunao、Marsset Michael、DeMeo Francesca E.、Bus Schelte J.、Ishiguro Masateru、Kuroda Daisuke、Binzel Richard P.、Hanus Josef、Nakamura Akiko M.、Yang Bin、Vernazza Pierre
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 924 号: 1 ページ: L9-L9
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac415a
  • 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] The nature of bright C-complex asteroids (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sunao、Kasuga Toshihiro、Usui Fumihiko、Kuroda Daisuke
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 号: 1 ページ: 240-255
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa118
  • 査読あり
• [学会発表] The appearance of a non-weathered 'fresh' surface on 596 Scheila after the impact event (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, S., Marsset, M., DeMeo, F. E., Bus, S. J., Ishiguro, M., Kuroda, D., Binzel, R. P., Hanus, J., Nakamura, A. M, Yang, B. and Vernazza, P.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Possibility of emigrants from the trans-Neptunian planetesimal region: 203 Pompeja and 269 Justitia (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, S., Marsset, M., DeMeo, F. E., Bus, S. J., Geem, J., Ishiguro, M., Im, M., Kuroda, D., and Vernazza, P.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of high-albedo C-complex asteroids (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, S., Kasuga, T., Usui, F., and Kuroda, D
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting
  • 国際学会
• [備考] 10年間での日焼け具合 暗い小惑星表面の10年間での宇宙風化作用によるスペクトル進化
  • URL: https://www.isas.jaxa.jp/topics/003211.html
• [備考] 探査するなら、これ？ 小惑星帯に太陽系外縁天体のような非常に赤い天体を発見
  • URL: https://www.isas.jaxa.jp/topics/002673.html
• [備考] 探査するなら、これ？ 化粧を落として若返った小惑星 小惑星帯に新鮮な表層を持つ天体を発見
  • URL: https://www.isas.jaxa.jp/topics/002901.html