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大気化学・散逸計算によるハビタブル惑星の水量進化の解明

公募研究

研究領域新しい星形成論によるパラダイムシフト:銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
研究課題/領域番号 19H05072
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

黒川 宏之  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (80713643)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード地球型惑星 / 水量 / 大気化学 / 大気散逸 / 惑星起源・進化 / 系外惑星 / ハビタビリティ / 海
研究開始時の研究の概要

昨今、地球のように海を湛え生命を育む惑星(ハビタブル惑星)の発見への期待が高まっている。いっとき液体の水を保持する惑星として誕生した天体でも、形成以後の進化過程によっては容易にそのハビタビリティを喪失してしまう。惑星表層の水は大気中で水素と酸素に光解離し、軽い水素は上層大気へ輸送され宇宙空間へ流出していく。本研究の目的は、地球型惑星の水量進化を解明し、ハビタブル惑星の表層環境が長期間維持される条件を解明することである。当該領域が推進する銀河進化・星惑星形成の理論研究・観測と連携することで、銀河系における場所・時間の関数としてのハビタブル惑星の存在確率の解明に貢献する。

研究実績の概要

本研究の目的は,地球型惑星の水量進化を解明し,ハビタブル惑星の表層環境が長期間維持される条件を解明することであった.具体的には,主星からの紫外線照射が引き起こす水(水素)の宇宙空間への流出(大気散逸)率の恒星スペクトル型・軌道長半径・惑星サイズ・初期大気組成への依存性を理論的に調べることで,惑星の表層水量・大気組成の時間進化を明らかにする,というものである.研究実施計画に基づき,大気化学モデルの計算コードを開発し,現在の地球・火星の大気に適用することでモデルの妥当性を確認した.その後,系外惑星へとモデルを適用することで,中心星タイプやバルク大気組成,境界条件(地表面酸化)に応じた水量進化を理論的に明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] A Probabilistic Approach to Determination of Ceres' Average Surface Composition From Dawn Visible‐Infrared Mapping Spectrometer and Gamma Ray and Neutron Detector Data2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa H.、Ehlmann B. L.、De Sanctis M. C.、Lap?tre M. G. A.、Usui T.、Stein N. T.、Prettyman T. H.、Raponi A.、Ciarniello M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Planets

      巻: 125 号: 12

    • DOI

      10.1029/2020je006606

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Loss and Fractionation of Noble Gas Isotopes and Moderately Volatile Elements from Planetary Embryos and Early Venus, Earth and Mars2020

    • 著者名/発表者名
      Lammer Helmut、Scherf Manuel、Kurokawa Hiroyuki、Ueno Yuichiro、Burger Christoph、Maindl Thomas、Johnstone Colin P.、Leizinger Martin、Benedikt Markus、Fossati Luca、Kislyakova Kristina G.、Marty Bernard、Avice Guillaume、Fegley Bruce、Odert Petra
    • 雑誌名

      Space Science Reviews

      巻: 216 号: 4 ページ: 74-74

    • DOI

      10.1007/s11214-020-00701-x

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Influences of protoplanet-induced three-dimensional gas flow on pebble accretion2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 643 ページ: A21-A21

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202039153

    • 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] Influences of protoplanet-induced three-dimensional gas flow on pebble accretion2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 633 ページ: A81-A81

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201936842

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 惑星系の形成と進化2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 雑誌名

      遊星人

      巻: 28(4) ページ: 266-276

    • NAID

      130007845692

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 一酸化炭素主体の大気を持つ地球型惑星の表層環境2021

    • 著者名/発表者名
      青木 紘介
    • 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] 一酸化炭素に富んだ大気を持つ地球型惑星の表層環境2020

    • 著者名/発表者名
      青木 紘介
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 大気化学・散逸計算によるハビタブル惑星の水量進化の解明2020

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      新学術領域「星惑星形成」大研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Origin of nitrogen in Earth's mantle constrained by models for partitioning and cycling2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      Europlanet Science Congress 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of CO on carbon-silicate cycle and on surface environmental evolution of terrestrial planets2020

    • 著者名/発表者名
      Aoki, K.
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evoliution of planetary water: The perspective on planet formation and material transport in the Solar System2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Sakuraba, H., Shibuya, T., Sekine, Y., Ehlmann, B. L., Usui, F.
    • 学会等名
      The 21st Symposium on Planetary Sciences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Paleo-aqueous environments of volatile-rich asteroids2020

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Shibuya, T., Sekine, Y., Ehlmann, B. L., Usui, F.
    • 学会等名
      Challenging the Perceptions of the Requirements for Life on Earth and Other Worlds
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 揮発性元素に富んだ小惑星の赤外スペクトルモデルと観測の比較2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      第3回水惑星学全体会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of infrared reflectance spectra of volatile-rich asteroids2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Shibuya, T., Sekine, Y., and Ehlmann, B. L.
    • 学会等名
      Asteroid Science in the Age of Hayabusa2 and OSIRIS-REx
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 惑星系の形成と進化2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之
    • 学会等名
      日本惑星科学会 2019年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrodynamic effects on the accretion of gas and dust onto protoplanetary cores2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H., Kuwahara, A., and Okuzumi, S.
    • 学会等名
      EPSC-DPS Joint Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Icy pebble accretion onto terrestrial planets: the effect of gas flow2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 桑原 歩, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A forward modeling of infrared reflectance spectra of asteroids2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 渋谷 岳造, 関根 康人, Ehlmann, B. L.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The climate and redox state of early Mars: insights from isotopes2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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