| 研究課題/領域番号 |
20KK0074
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
土屋 史紀 東北大学, 理学研究科, 教授 (10302077)
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| 研究分担者 |
古賀 亮一 名古屋大学, 環境学研究科, 学振特別研究員(PD) (10889190)
木村 智樹 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 准教授 (50578804)
村上 豪 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, 助教 (50734026)
吉岡 和夫 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (70637131)
垰 千尋 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 主任研究員 (80552562)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 木星 / 氷衛星 / イオ / エウロパ / ガニメデ / 木星磁気圏 / 氷天体 / 地下海 / 生命環境 / オーロラ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
木星や土星の氷衛星は地下海を持ち、生命存在可能環境であることが指摘されている。本研究は、木星磁気圏の高温プラズマと氷衛星の相互作用に注目し地下海の探査を試みる。地下海物質は地殻活動により噴出し、表層に堆積する。堆積物に磁気圏の高温プラズマが衝突し、希薄大気が形成される。飛翔体観測に基づく大気分布と変動の解明から、衛星の内部構造と環境を制約する。先ず、宇宙望遠鏡「ひさき」と米国Juno探査機の観測から、高温プラズマの成因と変動を解明する。次に、高温プラズマにより形成される大気の数値計算を行うとともに、国際氷衛星探査計画と日本の次世代紫外線望遠鏡計画による氷衛星大気観測の立案と要素技術開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
木星磁気圏の高温プラズマと氷衛星の相互作用に注目し、以下の①・②について研究を遂行した。
①木星磁気圏内の高温プラズマ環境の形成過程と動特性の解明：(1) 高温電子密度の突発的な増大により生じる、極端紫外線の増大を「ひさき」により観測するとともに、米国のJuno探査機により得られた電磁波観測データと比較することにより、磁気圏内で解放されたエネルギーが内部磁気圏に再配分される過程を調べた。(2) 木星磁気圏プラズマの主要源となっている衛星イオの大気を模した二酸化硫黄ガスの紫外線吸収スペクトルを測定する実験室実験を行い、紫外線吸収スペクトルから大気の物理・化学状態を推定する手法の開発を行った。
②高温プラズマによる氷衛星表層変性・大気生成の観測検討と、将来計画の要素技術開発：(3)木星内部磁気圏のプラズマパラメータを入力として、氷衛星エウロパの大気・表層に入力される磁気圏プラズマをテスト粒子計算により評価した。エウロパの表層・大気に衝突したプラズマによって生じるエウロパ大気の空間構造と紫外線波長域での発光強度を見積もり、ハッブル宇宙望遠鏡による高解像度画像と比較することにより、計算の妥当性を評価し、日本の次世代紫外線宇宙望遠鏡のフィジビリティ研究に適用可能なツールが開発された。(4) 欧州の木星氷衛星探査計画JUICEで計画されている木星電波の掩蔽観測のシミュレーションをレイトレーシング手法により実施し、観測データの評価方法を確立した。 (5)実験室での照射実験により、磁気圏プラズマが氷衛星の表層風化に及ぼす影響を評価することに成功した。(6) 日本の次世代紫外線宇宙望遠鏡の概念検討として、望遠
鏡の光学設計、主鏡の高反射率コーティング、分光器の分散素子の評価実験を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ひさき衛星を用いた木星内部磁気圏の高温プラズマ環境の解析やJUICE探査機搭載装置の観測検討が進み、研究実績の概要に記述した(1),(4),(5)の研究成果では投稿論文の執筆準備が進められている。昨年度は新型コロナウィルス感染症による海外渡航制限で制約を受けていた米国Juno探査機のデータ解析も開始され、今後研究成果が挙がることが期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
ここまでの研究成果により、(1) 「ひさき」衛星と米国のJuno探査機に観測データによる内部磁気圏のプラズマパラメータの推定、(2) 紫外線吸収スペクトルを測定する実験室実験による木星氷衛星大気の物理・化学状態を推定する手法の開発、(3)木星内部磁気圏のプラズマパラメータを入力として、氷衛星エウロパの大気・表層に入力される磁気圏プラズマをテスト粒子計算により評価する手法、及び、(4)木星電波のレイトレーシング手法により衛星電離大気の構造を推定する手法が確立した。これらの手法を既存の観測データに適用して、木星氷衛星の物理的・科学的特性の調査を進めるとともに、JUICE探査機や日本の次世代紫外線宇宙望遠鏡の科学検討を進める。
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