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地球型惑星のマントル進化:3次元球殻モデルを用いた系統的数値シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 25287110
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 固体地球惑星物理学
研究機関東京大学

研究代表者

小河 正基  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (30194450)

研究分担者 柳澤 孝寿  国立研究開発法人海洋研究開発機構, その他, 研究員 (20359186)
宮腰 剛広  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球深部ダイナミクス研究分野, 主任研究員 (60435807)
連携研究者 亀山 真典  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70344299)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードマントル進化 / 火成活動 / マントル対流 / プレートテクトニクス / 比較惑星 / 数値モデリング / 三次元数値モデリング / プレート境界生成 / マグマの生成と移動 / 惑星内部進化 / 数値実験 / 3次元モデル / 三次元 / 3次元モデル / 三次元球殻モデル / 水星 / スーパー地球 / マグマ移動 / 月 / 数値シミュレーション / 地球 / 金星
研究成果の概要

本研究では、まず二次元モデルを用いた数値シミュレーションにより、火成活動やマントル対流の結果、地球など様々なサイズの惑星においてマントルは45億年の歴史を通じてどのように進化するかを探求した。さらに、この研究で明らかになったマントル対流と火成活動の相互作用やプレートテクトニクスによるマントルの不均質構造形成などの進化の主要な特徴が、三次元球殻マントルにおいても同様に発現するかを解明するため、三次元数値モデルを開発し、将来の惑星進化のリアリスティックなモデリングへの展望を開いた。

報告書

(6件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] The effects of magmatic redistribution of heat producing elements on the lunar mantle evolution inferred from numerical models that start from various initial states2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ogawa
    • 雑誌名

      Planet. Space Sci.

      巻: 151 ページ: 43-55

    • 関連する報告書
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    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremely long transition phase of thermal convection in the mantle of massive super-Earths2017

    • 著者名/発表者名
      T. Miyagoshi, M. Kameyama and M. Ogawa
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 69 号: 1 ページ: 49-49

    • DOI

      10.1186/s40623-017-0630-6

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical studies on convective stability and flow pattern in three-dimensional spherical mantle of terrestrial planets2016

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa, T., Kameyama, M., Ogawa, M.
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 206 ページ: 1526-1538

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Regular flow reversals in Rayleigh-Benard convection in a horizontal magnetic field2016

    • 著者名/発表者名
      Tasaka, Y., Igaki, K., Yanagisawa, T., Vogt, T., Zuerner, T., Eckert, S.
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: E93 ページ: 043109-043109

    • NAID

      120005757986

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of interior of Mercury influenced by coupled magmatism-mantle convection system and heat flux from the core2016

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Planets

      巻: 121 号: 2 ページ: 118-138

    • DOI

      10.1002/2015je004832

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      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermal convection and convective regime diagram in super-Earths2015

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Miyagoshi, Masanori Kameyama, and Masaki Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research - Planets

      巻: 120 号: 7 ページ: 1267-1278

    • DOI

      10.1002/2015je004793

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear analysis on the onset of thermal convection of highly compressible fluids: Implications for the mantle convection of super-Earths2015

    • 著者名/発表者名
      Kameyama, M., T. Miyagoshi, M. Ogawa
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 200 号: 2 ページ: 1064-1075

    • DOI

      10.1093/gji/ggu457

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地球型惑星内部物理学の最近の進展2015

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 雑誌名

      地学雑誌

      巻: 124 号: 1 ページ: 1-30

    • DOI

      10.5026/jgeography.124.1

    • NAID

      130004813841

    • ISSN
      0022-135X, 1884-0884
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A positive feedback between magmatism and mantle upwelling in terrestrial planets: Implications for the Moon2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 119 号: 11 ページ: 2317-2330

    • DOI

      10.1002/2014je004717

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      2014 実績報告書
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  • [雑誌論文] On the vigor of mantle convection in super-Earths2014

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Miyagoshi, Chihiro Tachinami, Masanori Kameyama, and Masaki Ogawa
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 780 号: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1088/2041-8205/780/1/l8

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  • [雑誌論文] Thermal convection of compressible fluid in the mantle of super-Earths2014

    • 著者名/発表者名
      Tachinami, C., M. Ogawa, and M. Kameyama
    • 雑誌名

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      巻: 231 ページ: 377-384

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      2013 実績報告書
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  • [雑誌論文] Two-stage evolution of the Earth’s mantle inferred from numerical simulation of coupled magmatism-mantle convection system with tectonic plates2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, M.
    • 雑誌名

      Journal Geophysical Research, Solid Earth

      巻: 119 号: 3 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1002/2013jb010315

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
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  • [雑誌論文] Mantle evolution in Venus due to magmatism and phase transitions: From punctuated layered convection to whole-mantle convection2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, M., and T. Yanagisawa
    • 雑誌名

      Journal Geophysical Research, Solid Earth

      巻: 119 号: 4 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1002/2013je004586

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Convection patterns in a liquid metal under an imposed horizontal magnetic field2013

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa, T., Y. Hamano, T. Miyagoshi, Y. Yamagishi, Y. Tasaka, Y. Takeda
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 88 号: 6 ページ: 63020-63020

    • DOI

      10.1103/physreve.88.063020

    • NAID

      120006309137

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
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  • [学会発表] 月探査へのコメント2018

    • 著者名/発表者名
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    • 学会等名
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  • [学会発表] Magmatic redistribution of heat producing elements and the thermochemical evolution of the lunar mantle2017

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ogawa
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      サンフランシスコ(アメリカ合衆国)
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    • 著者名/発表者名
      小河正基
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      ノートルダム清心女子大学(岡山県岡山市)
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    • 著者名/発表者名
      小河正基
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      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-05-22
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    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-05-22
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    • 著者名/発表者名
      亀山真典、宮腰剛広、柳澤孝寿、小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
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      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-05-22
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      首都大学東京(東京都八王子市)
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    • 著者名/発表者名
      宮腰剛広、亀山真典、小河正基
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      首都大学東京(東京都八王子市)
    • 年月日
      2016-03-14
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  • [学会発表] 地球内部ダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
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    • 発表場所
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      2016 実績報告書
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    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa, T., Tasaka, Y., Sakuraba, A., Miyagoshi, T., Hamano, Y.
    • 学会等名
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    • 発表場所
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      小河正基
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    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-10-14
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  • [学会発表] 月のマントル対流の三次元球殻モデリング2015

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
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    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
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      2015 実績報告書
  • [学会発表] 大質量スーパーアースのマントル対流の活発さと対流レジームダイアグラムについて2015

    • 著者名/発表者名
      宮腰剛広、亀山真典、小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
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  • [学会発表] 小さいコアを持つ球殻マントルでの対流パターン:粘性の温度依存性の影響2015

    • 著者名/発表者名
      柳澤孝寿、亀山真典、小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
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      2015 実績報告書
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  • [学会発表] 天体サイズによるマグマオーシャンが内部構造に与える重要度の違い2015

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      月科学研究会
    • 発表場所
      宇宙科学研究所、相模原
    • 年月日
      2015-03-24
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  • [学会発表] Thermal convection in the mantle of super-Earths2015

    • 著者名/発表者名
      宮腰剛広、亀山真典、小河正基
    • 学会等名
      平成26年度系外惑星大研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-03
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  • [学会発表] Regime diagram of thermal convection in super-Earths2015

    • 著者名/発表者名
      宮腰剛広、亀山真典、小河正基
    • 学会等名
      第二回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点(PRIUS)シンポジウム
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2015-02-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
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    • 著者名/発表者名
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    • 学会等名
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  • [学会発表] 地球型惑星の内部進化と月探査の意義2014

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      月科学研究会
    • 発表場所
      神戸大学惑星科学研究センター、ポートアイランド
    • 年月日
      2014-10-29
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  • [学会発表] 水星のマントル進化2014

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      日本惑星科学会
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス、仙台
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
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  • [学会発表] Flow reversals in a liquid metal convection with imposed horizontal magnetic field2014

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    • 学会等名
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    • 発表場所
      神奈川県葉山町 湘南国際村センター
    • 年月日
      2014-08-07
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      T. Miyagoshi, M.i Kameyama, and M. Ogawa
    • 学会等名
      Study of the Earth’s Deep Interior
    • 発表場所
      湘南ヴィレッジセンター
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08
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  • [学会発表] On the Vigor of Mantle Convection and Stagnant Lid Formation in Super-earths2014

    • 著者名/発表者名
      T. Miyagoshi, M. Kameyama, and M. Ogawa
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society
    • 発表場所
      ロイトンホテル、札幌
    • 年月日
      2014-08-01
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      Takatoshi Yanagisawa, Yozo Hamano, Takehiro Miyagoshi, Yasuko Yamagishi, Yuji Tasaka, Yasushi Takeda, Ataru Sakuraba
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society
    • 発表場所
      北海道札幌市 ロイトン札幌ホテル
    • 年月日
      2014-08-01
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    • 著者名/発表者名
      柳澤孝寿、宮腰剛広、浜野洋三、櫻庭中、田坂裕司、武田靖
    • 学会等名
      第51回伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      静岡県浜松市 アクトシティ浜松
    • 年月日
      2014-05-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スーパーアースにおけるマントル対流とスタグナントリッドの形成について2014

    • 著者名/発表者名
      宮腰 剛広、亀山 真典、小河 正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 初期マントルにおける化学成層と対流撹拌:惑星サイズの効果2014

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 月のマントル進化の数値シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 液体金属の熱対流での skewed-varicose instability による流れ場の反転2014

    • 著者名/発表者名
      柳澤孝寿、宮腰剛広、浜野洋三、櫻庭中、田坂裕司、武田靖
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-02 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Numerical models of mantle evolution in the Moon, Mars, Venus, and the Earth2014

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      月科学の統合研究シンポジウム
    • 発表場所
      国立天文台三鷹キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] The thermal history of the mantle and its two-stage evolution2013

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 地殻のリサイクリングと地球型惑星の進化2013

    • 著者名/発表者名
      小河正基
    • 学会等名
      日本惑星科学会
    • 発表場所
      石垣市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高レイリー数、高圧縮性、及び強い温度依存粘性を考慮したスーパー地球のマントル対リュシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      宮腰剛広、立浪千尋、亀山真典、小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 火成活動と組成分化を組み込んだ金星マントルの進化モデル2013

    • 著者名/発表者名
      柳澤孝寿,小河正基
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 液体金属の熱対流における水平磁場強度とパターンのレジームダイヤグラム2013

    • 著者名/発表者名
      柳澤孝寿,宮腰剛広,山岸保子,浜野洋三,櫻庭中,田坂裕司,武田靖
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 液体金属の熱対流パターンのレジームダイヤグラム2013

    • 著者名/発表者名
      柳澤孝寿,宮腰剛広,山岸保子,浜野洋三,櫻庭中,田坂裕司,武田靖
    • 学会等名
      第50回伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      宮城、ウェスティンホテル仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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