マグマオーシャンと大気の共進化過程で生じる惑星多様性の理解

• 研究課題/領域番号: 26800242
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 東京工業大学 (2016-2017); 東京大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 濱野 景子 (飯塚景子 / 濱野 景子(飯塚景子)) 東京工業大学, 地球生命研究所, JSPS特別研究員 (40646171)
• 研究協力者: 阿部 豊 東京大学, 地球惑星科学専攻システム講座, 准教授 ; 玄田 英典 東京工業大学, 地球生命研究所, 准教授
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: マグマオーシャン / 脱ガス大気 / 酸化還元度 / 大気放射 / 大気散逸 / 大気 / 地球型惑星 / 初期大気 / 海洋形成条件 / 水蒸気大気 / 初期進化 / 系外惑星

研究成果の概要

大気の温室・保温効果，大気散逸，マグマオーシャンからの脱ガス，地表での大気-マグマ間の酸化還元反応，これらすべての過程を組み合わせたモデルを開発し，水素-水蒸気大気とマグマオーシャンの進化計算を行った．地球軌道では総水素量が，水に換算して数倍の海洋質量相当以下であれば，惑星の固化時間への影響は少ない．一方で，固化後に残る大気組成は初期大気・マグマオーシャンの酸化還元度に強く依存し，初期大気が還元的であれば，他の温室効果気体がなくとも水素の効果で温暖な気候となりうる．より水素量が多い場合や金星軌道では，惑星の固化時間は水素の散逸速度に律速され，初期水素量に応じて長くなる．

研究成果

• [雑誌論文] Water Partitioning in Planetary Embryos and Protoplanets with Magma Oceans (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Ikoma, L. Elkins-Tanton, K. Hamano, J. Suckale
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Formation and Evolution of Protoatmospheres (2016)
  • 著者名/発表者名: Massol, H., Hamano K., Tian F., Ikoma M., Abe, Y.., Chassefiere E., Davaille A., Genda H., Gudel M., Hori Y., Leblanc F., Marcq E., Sarda P., Shematovich, V. I., Stokl, A. and Lammer H
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: Volume 205, Issue 1-4, 号: 1-4 ページ: 153-211
  • DOI: 10.1007/s11214-016-0280-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lifetime and Spectral Evolution of a Magma Ocean with a Steam Atmosphere: Its Detectability by Future direct Imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano, Hajime Kawahara, Yutaka Abe, Masanori Onishi, George L. Hashimoto
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 806 号: 2 ページ: 216-216
  • DOI: 10.1088/0004-637x/806/2/216
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Role of water in the evolution of molten terrestrial planets (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano
  • 学会等名: Interdisciplinary workshop, water during planetary formation and evolution
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temporal variations of thermal emission from solidifying terrestrial planets (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano
  • 学会等名: DTA SYMPOSIUM VIII, Challenge to super-earths and their atmospheres
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The formation of early atmospheres and oceans on terrestrial planets (2017)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano
  • 学会等名: ELSI/EON International Workshop on Life Detection Technology: For Mars, Enceladus and Beyond
  • 国際学会
• [学会発表] 還元的な大気下での惑星初期進化の軌道依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱野景子，玄田英典
  • 学会等名: 惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] 水素-水蒸気大気下での海洋形成条件 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱野 景子，玄田 英典，阿部 豊，大西 将徳
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] 水素に富む大気をもつ地球型惑星の固化と初期表層環境 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱野 景子，玄田 英典，阿部 豊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Detectability of molten terrestrial planets with steam atmospheres (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Hamano
  • 学会等名: Japan-Germany planet & disk workshop
  • 発表場所: 石垣
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Formation of early planetary atmosphere: its effects on evolution and observation of magma-covered planets (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Hamano
  • 学会等名: Magma oceanlogy workshop
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] ジャイアントインパクト後の地球型惑星の初期進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱野景子
  • 学会等名: 宇宙生命計算科学連携拠点第２回ワークショップ
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2016-04-27
  • 招待講演
• [学会発表] 地球型惑星の溶融時間と放射スペクトルの時間進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱野景子，河原創，阿部豊，大西将徳，はしもとじょーじ
  • 学会等名: 天文学会春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] Thermal history and atmospheric evolution of terrestrial planets after giant impacts (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano, Yutaka Abe, Hajime Kawahara, Masanori Onishi
  • 学会等名: Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity III
  • 発表場所: ホテル日航八重山（沖縄県石垣市）
  • 年月日: 2016-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] Lifetime and Spectral Evolution of a Magma Ocean with a Steam Atmosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano, Hajime Kawahara, Yutaka Abe, Masanori Onishi, George L. Hashimoto
  • 学会等名: Extreme Solar Systems III
  • 発表場所: Waikoloa Beach Marriott Resort & Spa (U.S.A.)
  • 年月日: 2015-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] 水素-水蒸気大気をもつ地球型惑星の海洋形成条件 (2015)
  • 著者名/発表者名: 濱野景子,阿部豊,大西将徳
  • 学会等名: 惑星科学会秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 水蒸気大気におおわれたマグマオーシャンの寿命と放射スペクトル進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 濱野景子，河原創，阿部豊，大西将徳，はしもとじょーじ
  • 学会等名: 連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] Development of a radiative transfer model for steam atmospheres and application to Earth-like planets (2015)
  • 著者名/発表者名: Masanori Onishi,Yasuto Takahashi, Yoshiyuki O. Takahashi, Yutaka Abe, Keiko Hamano, George L. Hashimoto, Yoshi-Yuki Hayashi, Masaki Ishiwatari, Hajime Kawahara, Kiyoshi Kuramoto
  • 学会等名: Workshop on Exoplanets in JFY2014
  • 発表場所: 東京大学福武ホール（東京都）
  • 年月日: 2015-03-02
• [学会発表] マグマオーシャンに覆われた惑星の光度進化曲線とその検出可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱野景子，河原創，阿部豊，大西将徳，はしもとじょーじ
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県）
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] Magma Ocean / Protoatmosphere Coupling and Role of giant Impacts in Protoatmosphere Loss (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano, Yutaka Abe
  • 学会等名: ISSI-BJ/ISSI workshop, "The disk in relation to the formation of planets and their protoatmospheres"
  • 発表場所: 北京（中国）
  • 年月日: 2014-08-28
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of Early Atmosphere on Terrestrial Planets after Giant Impact (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiko Hamano, Yutaka Abe, and Masanori Onishi
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: サクラメント（アメリカ）
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Formation and Early Evolution of Atmosphere and Ocean (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Genda, Keiko Hamano, Yutaka Abe
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: サクラメント（アメリカ）
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演