| 研究領域 | 水惑星学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H04606
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 火星 / プルーム火山 / マントル対流 / 脱ガス / マントル進化 / 数値シミュレーション / 表層環境進化 / 数値モデリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
筆者がこれまでに開発してきた火成活動・マントル対流結合系により引き起こされる水を含むマントルの進化の数値モデルをさらに発展させ、様々な初期条件（すなわち惑星形成直後の内部の熱・化学的状態）の下で火星のマントルがどのように進化するか、その結果、内部の水はどのような歴史を辿って脱ガスするかを探求する。その上で、すでに研究が進んでいる火星大気のモデルと組み合わせ、内部・表層共進化のモデルを構築する。
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| 研究実績の概要 |
火成活動を伴うマントル対流のダイナミクスを数値シミュレーションにより探求し、火星のマントル進化に応用した。その結果、以下の二つの経路を経由する火成活動・マントル湧昇流フィードバックが火星のマントル進化において重要な役割を果たした可能性が高いことを指摘した。
（１）マントル湧昇流がマグマを生成すると、そのマグマの浮力がさらに元の湧昇流を加速する。
（２）マントル湧昇流の結果生じたマグマが浸透流としてマトリックスから分離すると、これによって起こるマトリックスの体積変化が対流運動を起こして、その湧昇流が元のマントル湧昇流を加速する。
この火成活動とマントル湧昇流の間の正のフィードバックの結果、火星のマントルは４つのステージで進化することが、本研究から推定された。（第一ステージ）（１）および（２）のフィードバックの結果マグマ・オーシャンの冷却期に激しい対流運動が引き起こされ、この結果、地殻が形成されマントルは組成的に成層する。（第二ステージ）第一ステージの組成的成層のため、マントル対流も火成活動も起らない静穏な時期が数億年間続く。（第三ステージ）マントル深部が放射性元素による内部発熱のため部分溶融し、（１）のフィードバックによりパルス的にプルーム火山活動が起こる。（第四ステージ）第三ステージのプルーム運動によりマントルは撹拌・均質化され、内部発熱の減衰とともに火成活動も収まり、マントル対流はより熱対流に近いものになる。この第三ステージの火山活動は、実際に火星のノアキス・ヘスペリア期に見られる火山活動をよく説明し、また、この火山活動によるマントルからの脱ガスにより、火星表面には実際に観測される量に匹敵する水が供給され得ることがわかった。ただ、この火山活動をもってしても、火星の表層環境を温暖に保つために必要な量の二酸化炭素は供給できないことがわかった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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