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ダスト付着力のサイズ・組成依存性と衝突過程の実験的研究

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 21H00044
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
研究機関神戸大学

研究代表者

中村 昭子  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40260012)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワードダスト / レゴリス / アグリゲイト / 付着力 / 小惑星 / 原始惑星系円盤 / 衝突 / 隕石 / 原始惑星円盤
研究開始時の研究の概要

本研究は、サイズの異なる不規則形状ダストや炭素質ダストの付着力の測定を行う。さらに、付着力を測定したダストを用いて、ダスト流中にダストクラスターを発生させ、クラスターの充填率を測定し、クラスターどうしの衝突実験を行う。これにより、原始惑星系円盤におけるダストクラスターの、付着成長限界速度、跳ね返りの有無、衝突破壊過程を明らかにする。

研究実績の概要

今年度は、ダスト粒子の付着力測定とダストクラスターの成長過程について研究協力者(長足友哉氏)とともに以下の成果を得た。
付着力測定:前年度に引き続き遠心法を用いて粒子の付着力測定を行った。有機物を主体とする粒子の付着力測定を行い、同サイズの隕石破片の付着力の数倍大きい付着力を持つことを明らかにした。顕微鏡観察によると、有機物粒子の表面の凹凸スケールが、隕石破片よりも桁で大きい。このことが、隕石破片の付着力より数倍大きい付着力の原因となっている可能性が考えられる。一方、前年度に引き続き、超高速度遠心加速装置を用いた隕石粒子の付着力測定を行い、粒子に作用する模擬重力と付着力の関係についてのデータを取得し、解析を進めている。さらに、前年度に明らかにした隕石破片の付着力が破片サイズによらないこと、加熱により破片の表面水を減らした場合に付着力が標準状態の数倍となることを踏まえ、小惑星表面粒子の付着力について議論した論文を査読付英文誌に出版した。
ダストクラスターの衝突実験:自由落下するダスト流中にできるクラスターの充填率と、クラスターを構成するダストサイズ分布の関係についての実験データを得て解析を行った。クラスター充填率はダストサイズ分布(累乗分布とみなしたときのべき指数)に依存するのに対し、クラスター充填率の変化速度(進化のタイムスケール)は、ダストサイズ分布にはよらず、系に含まれるダストの最小サイズに依存する傾向を見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High mobility of asteroid particles revealed by measured cohesive force of meteorite fragments2023

    • 著者名/発表者名
      Nagaashi Yuuya、Nakamura Akiko M.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 11

    • DOI

      10.1126/sciadv.add3530

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Weak and size-independent cohesive force of meteorite fragments: Implications for mobility of particles on a small body2023

    • 著者名/発表者名
      Nagaashi, Y., Nakamura, A.
    • 学会等名
      54th Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粉体流中のダストクラスター成長に対するダストサイズ分布の効果2023

    • 著者名/発表者名
      長足 友哉,中村 昭子,長谷川 直,和田 浩二
    • 学会等名
      令和4年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The number of contact points and cohesive force of particles on small bodies2022

    • 著者名/発表者名
      Nagaashi, Y., Nakamura, A.
    • 学会等名
      JpGU meeting 2022 (E session)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tensile strength of particle layers of irregularly shaped particles: Dependence on particle size and filling factor2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, A., Ikushima, K., Nagaashi, Y.
    • 学会等名
      JpGU meeting 2022 (E session)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダスト凝集過程に対するダストのサイズ効果と形状効果の識別2022

    • 著者名/発表者名
      長足 友哉, 中村 昭子, 長谷川 直,和田 浩二
    • 学会等名
      JpGU meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ダスト集合体の衝突圧密実験2022

    • 著者名/発表者名
      櫻井 諒太,長足 友哉,大村 知美,中村 昭子
    • 学会等名
      天体の衝突物理の解明 (XVIII)~表層粒子から探る太陽系天体の進化~
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ダスト凝集現象に対するダストのサイズ分布の効果2022

    • 著者名/発表者名
      長足 友哉, 中村 昭子,長谷川 直, 和田 浩二
    • 学会等名
      天体の衝突物理の解明 (XVIII)~表層粒子から探る太陽系天体の進化~
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Surface roughness and cohesion of impact fragments of meteorite targets2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagaashi and Akiko Nakamura
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021, online, May 30 - June 6
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 隕石粒子の低付着力が示唆する小惑星表面粒子の可動性2021

    • 著者名/発表者名
      長足友哉, 中村昭子
    • 学会等名
      日本惑星科学会秋季講演会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 隕石破片の付着力は弱く大きさに依らない ―小惑星表面で粒子が動きやすいことを示唆―

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2023_03_22_03.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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