太陽系外地球型惑星の水環境進化

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17KK0097
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 亀田 真吾 立教大学, 理学部, 教授 (30455464)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2022
• キーワード: 系外惑星 / 地球型惑星 / 小惑星 / はやぶさ2 / WSO-UV

研究実績の概要

広大な宇宙において、生命を有するのは地球だけだろうか？初期地球にもたらされた水・有機物といった始原物質を調査するため、惑星科学分野では日本とアメリカの小惑星探査機はやぶさ2、OSIRIS-RExがそれぞれ目標の小惑星に到着し、日本は小惑星の試料を地球に持ち帰ることに成功した（アメリカの探査機は2023年に帰還予定）。一方、天文学分野では太陽系外惑星の検出数がここ数年で爆発的に増加しており、地球と類似した環境を持つ可能性のある惑星も複数発見されている。本研究では水素・酸素原子の観測による系外惑星環境の研究を発展させ、惑星科学分野と天文学分野で独立に進められてきた研究を統合し、国際共同研究によって太陽系外地球型惑星の水環境進化の研究を進め、地球外生命誕生・進化の可能性に迫ることを目的としている。今年度ははやぶさ2によって得られたリュウグウの画像から含水鉱物吸収を捉えることを目的とした解析を進め、赤道域にわずかな吸収があることをつきとめ、論文として成果報告を行った。また、タッチダウン時に得られた画像から、表面に存在する岩の密度推定を行った。また、ロシアとの共同研究によりロシアが開発中の大型紫外線型望遠鏡WSO-UVへの系外惑星観測用高感度紫外線分光器の搭載を目指し活動を行ってきた結果、2021年度のうちにJAXA内プロジェクトチームが発足し、本研究代表者がプロジェクトマネージャをつとめた。JAXA-ROSOCOSMOS間の協定締結に向けて活動し、2021年夏の時点でMoUの取り交わしを完了した。2022年2月以降は輸出規制に反しない範囲での科学研究活動を進めている。また、地球型惑星の水の散逸に関連して地球磁気圏撮像計画STORMに参加し、水素ライマンα線の観測装置の検討を進めたが、STORM計画は不採択となった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新型コロナウィルスの影響により、2020年度に引き続き2021年度も海外渡航は行わず、テレビ会議などを使った議論により共同研究を進めた。現地での議論はできなかったものの、頻度を上げて会議を行うことにより、WSO-UVへの参加に向けた装置設計の議論を進めることができた。WSO-UVへの参加について、JAXA内プロジェクトを発足させることができた。2022年2月以降は停滞しているが、本研究課題の当初目標は達成したと考える。また、はやぶさ2のデータを使った研究成果も継続的に論文として発表されている状況である。

今後の研究の推進方策

日本からWSO-UVに提供する分光器UVSPEXの設計は完了しており、2022年2月までに部品の購入までは完了した状態である。2022年3月時点の状況で、本機をWSO-UV側に提供することができない状況となっているが、将来の紫外線望遠鏡への搭載を見据えつつ、購入した部品を無駄にしないために、製造を完了する。ロシア側共同研究者とは技術情報のやりとりができない状況であり、系外惑星科学の議論のみを継続する。はやぶさ2については、小惑星表面での岩石の移動に関する議論を継続し、論文として発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Pebbles and sand on asteroid (162173) Ryugu: In situ observation and particles returned to Earth (2022)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.、Sawada H.、Okazaki R.、Takano Y.、Sakamoto K.、Miura Y. N.、Okamoto C.、Yano H.、Yamanouchi S.、Michel P.、(略) Kameda S.他
  • 雑誌名: Science 巻: 375 ページ: 1011～1016
  • DOI: 10.1126/science.abj8624
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative Na and K Mercury and Moon Exospheres (2022)
  • 著者名/発表者名: Leblanc F.、Schmidt C.、Mangano V.、Mura A.、Cremonese G.、Raines J. M.、Jasinski J. M.、Sarantos M.、Milillo A.、Killen R. M.、Massetti S.、Cassidy T.、Vervack R. J.、Kameda S.、Capria M. T.、Horanyi M.、Janches D.、Berezhnoy A.、Christou A.、Hirai T.、Lierle P.、Morgenthaler J.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 218 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11214-022-00871-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Stray light analysis by ray tracing simulation for the wide-angle multiband camera OROCHI onboard the Martian Moons eXploration (MMX) spacecraft (2022)
  • 著者名/発表者名: Fuse Ryota、Enya Keigo、Kameda Shingo、Kato Hiroki、Osada Naoya、Ishibashi Ko、Ozaki Masanobu、Sakatani Naoya、Kouyama Toru、Suzuki Hidehiko、Nakamura Tomoki、Miyamoto Hideaki、Abe Shinsuke、Goda Yuya、Murao Hajime
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 69 ページ: 1236～1248
  • DOI: 10.1016/j.asr.2021.11.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In situ science on Phobos with the Raman spectrometer for MMX (RAX): preliminary design and feasibility of Raman measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: Cho Yuichiro、Bottger Ute、Rull Fernando、Hubers Heinz-Wilhelm、Belenguer Tomas、Borner Anko、Buder Maximilian、Bunduki Yuri、Dietz Enrico、Hagelschuer Till、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01496-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Science operation plan of Phobos and Deimos from the MMX spacecraft (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Tomoki、Ikeda Hitoshi、Kouyama Toru、Nakagawa Hiromu、Kusano Hiroki、Senshu Hiroki、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01546-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Design of telescopic nadir imager for geomorphology (TENGOO) and observation of surface reflectance by optical chromatic imager (OROCHI) for the Martian Moons Exploration (MMX) (2021)
  • 著者名/発表者名: Kameda Shingo、Ozaki Masanobu、Enya Keigo、Fuse Ryota、Kouyama Toru、Sakatani Naoya、Suzuki Hidehiko、Osada Naoya、Kato Hiroki、Miyamoto Hideaki、Yamazaki Atsushi、Nakamura Tomoki他
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01462-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Surface environment of Phobos and Phobos simulant UTPS (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Hideaki、Niihara Takafumi、Wada Koji、Ogawa Kazunori、Senshu Hiroki、Michel Patrick、Kikuchi Hiroshi、Hemmi Ryodo、Nakamura Tomoki、Nakamura Akiko M.、Hirata Naoyuki、Sasaki Sho、Asphaug Erik、Britt Daniel T.、Abell Paul A.、Ballouz Ronald-Louis、Banouin Olivier S.(略)Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01406-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MIRS: an imaging spectrometer for the MMX mission (2021)
  • 著者名/発表者名: Barucci Maria Antonietta、Reess Jean-Michel、Bernardi Pernelle、Doressoundiram Alain、Fornasier Sonia、Le Du Michel、Iwata Takahiro、Nakagawa Hiromu、Nakamura Tomoki、Andre Yves、Aoki Shohei、Arai Takehiko、Baldit Elisa、Beck Pierre、Buey Jean-Tristan、Canalias Elisabet、(略)Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01423-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alignment determination of the Hayabusa2 laser altimeter (LIDAR) (2021)
  • 著者名/発表者名: Noda Hirotomo、Senshu Hiroki、Matsumoto Koji、Namiki Noriyuki、Mizuno Takahide、Sugita Seiji、Abe Shinsuke、Araki Hiroshi、Asari Kazuyoshi、Cho Yuichiro、Fujii Atsushi、Hayakawa Masahiko、Higuchi Arika、Hirata Naoyuki、Hirata Naru、Honda Chikatoshi、Honda Rie、Ishihara Yoshiaki、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01342-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-resolution observations of bright boulders on asteroid Ryugu: 2. Spectral properties (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Chiho、Tatsumi Eri、Cho Yuichiro、Morota Tomokatsu、Humoto Koki、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Icarus 巻: 369 ページ: 114591～114591
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114591
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-resolution observations of bright boulders on asteroid Ryugu: 1. Size frequency distribution and morphology (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Chiho、Tatsumi Eri、Cho Yuichiro、Morota Tomokatsu、Honda Rie、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Icarus 巻: 369 ページ: 114529～114529
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114529
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Opposition Observations of 162173 Ryugu: Normal Albedo Map Highlights Variations in Regolith Characteristics (2021)
  • 著者名/発表者名: Yokota Yasuhiro、Honda Rie、Tatsumi Eri、Domingue Deborah、Schroeder Stefan、Matsuoka Moe、Morota Tomokatsu、Sakatani Naoya、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: The Planetary Science Journal 巻: 2 ページ: 177～177
  • DOI: 10.3847/PSJ/ac14ba
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectrally blue hydrated parent body of asteroid (162173) Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi Eri、Sakatani Naoya、Riu Lucie、Matsuoka Moe、Honda Rie、Morota Tomokatsu、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26071-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 pinpoint touchdown near the artificial crater on Ryugu: Trajectory design and guidance performance (2021)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shota、Saiki Takanao、Takei Yuto、Terui Fuyuto、Ogawa Naoko、Mimasu Yuya、Ono Go、Yoshikawa Kent、Sawada Hirotaka、Takeuchi Hiroshi、Ikeda Hitoshi、Fujii Atsushi、Sugita Seiji、Morota Tomokatsu、Yamada Manabu、Honda Rie、Yokota Yasuhiro、Sakatani Naoya、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 68 ページ: 3093～3140
  • DOI: 10.1016/j.asr.2021.07.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of image texture analysis technique for boulder distribution measurements: Applications to asteroids Ryugu and Itokawa (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanabe Naoya、Cho Yuichiro、Tatsumi Eri、Ebihara Tatsuki、Yumoto Koki、Michikami Tatsuhiro、Miyamoto Hideaki、Morota Tomokatsu、Honda Chikatoshi、Michel Patrick、Otto Katharina、Barnouin Olivier、Yoshioka Kazuo、Sawada Hirotaka、Yokota Yasuhiro、Sakatani Naoya、Hayakawa Masahiro、Honda Rie、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 204 ページ: 105249～105249
  • DOI: 10.1016/j.pss.2021.105249
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda Rie、Arakawa Masahiko、Shimaki Yuri、Shirai Kei、Yokota Yasuhiro、Kadono Toshihiko、Wada Koji、Ogawa Kazunori、Ishibashi Ko、Sakatani Naoya、Nakazawa Satoru、Yasui Minami、Morota Tomokatsu、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Icarus 巻: 366 ページ: 114530～114530
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geologic History and Crater Morphology of Asteroid (162173) Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Cho Y.、Morota T.、Kanamaru M.、Takaki N.、Yumoto K.、Ernst C. M.、Hirabayashi M.、Barnouin O. S.、Tatsumi E.、Otto K. A.、Schmitz N.、Wagner R. J.、Jaumann R.、Miyamoto H.、Kikuchi H.、Hemmi R.、Honda R.、Kameda S.他
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020JE006572
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hayabusa2 extended mission: New voyage to rendezvous with a small asteroid rotating with a short period (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M.、Mimasu Y.、Sakatani N.、Watanabe S.、Tsuda Y.、Saiki T.、Kikuchi S.、Kouyama T.、Yoshikawa M.、Tanaka S.、Nakazawa S.、Takei Y.、Terui F.、Takeuchi H.、Fujii A.、Iwata T.、Tsumura K.、Matsuura S.、Shimaki Y.、(略)Kameda S.他
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 68 ページ: 1533～1555
  • DOI: 10.1016/j.asr.2021.03.030
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anomalously porous boulders on (162173) Ryugu as primordial materials from its parent body (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakatani N.、Tanaka S.、Okada T.、Fukuhara T.、Riu L.、Sugita S.、Honda R.、Morota T.、Kameda S.他
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 766～774
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01371-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Post-arrival calibration of Hayabusa2's optical navigation cameras (ONCs): Severe effects from touchdown events (2021)
  • 著者名/発表者名: Kouyama Toru、Tatsumi Eri、Yokota Yasuhiro、Yumoto Koki、Yamada Manabu、Honda Rie、Kameda Shingo、Suzuki Hidehiko、Sakatani Naoya、Hayakawa Masahiko、Morota Tomokatsu、Matsuoka Moe、Cho Yuichiro、Honda Chikatoshi、Sawada Hirotaka、Yoshioka Kazuo、Sugita Seiji
  • 雑誌名: Icarus 巻: 360 ページ: 114353～114353
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved method of hydrous mineral detection by latitudinal distribution of 0.7-μm surface reflectance absorption on the asteroid Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kameda Shingo、Yokota Yasuhiro、Kouyama Toru、Tatsumi Eri、Ishida Marika、Morota Tomokatsu、Honda Rie、Sakatani Naoya、Yamada Manabu、Matsuoka Moe、Suzuki Hidehiko、Cho Yuichiro、Hayakawa Masahiko、Honda Chikatoshi、Sawada Hirotaka、Yoshioka Kazuo、Ogawa Kazunori、Sugita Seiji
  • 雑誌名: Icarus 巻: 360 ページ: 114348～114348
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114348
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ballistic deployment of the Hayabusa2 artificial landmarks in the microgravity environment of Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shota、Ogawa Naoko、Mori Osamu、Saiki Takanao、Takei Yuto、Terui Fuyuto、Ono Go、Mimasu Yuya、Yoshikawa Kent、Van Wal Stefaan、Takeuchi Hiroshi、Ikeda Hitoshi、Fujii Atsushi、Takao Yuki、Kusumoto Tetsuya、Hirata Naru、Hirata Naoyuki、Shirai Kei、Kouyama Toru、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Icarus 巻: 358 ページ: 114220～114220
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical modeling of lander interaction with a low-gravity asteroid regolith surface (2021)
  • 著者名/発表者名: Thuillet Florian、Zhang Yun、Michel Patrick、Biele Jens、Kameda Shingo、Sugita Seiji、Tatsumi Eri、Schwartz Stephen R.、Ballouz Ronald-Louis
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 648 ページ: A56～A56
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936128
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 太陽系外地球型惑星大気観測に向けた国際紫外線天文衛星WSO-UV計画 (2022)
  • 著者名/発表者名: 亀田真吾, 村上豪, 中山陽史, 平林賢人, 桑原正輝, 小玉貴則, 成田憲保, 生駒大洋, 寺田直樹, 塩谷圭吾
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 紫外線宇宙望遠鏡WSO-UVによる系外惑星観測計画の現状 (2021)
  • 著者名/発表者名: 亀田真吾, 村上豪, 中山陽史, 平林賢人, 桑原正輝, 小玉貴則, 成田憲保, 生駒大洋, 寺田直樹, 塩谷圭吾, Alexander Tavrov, Mikhail Sachkov, Andrey Shugarov, Oleg Korablev
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] Ultraviolet Spectrograph for Exoplanet (UVSPEX) onboard WSO-UV for Earth-like exoplanets (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Kameda, A. Tavrov, G. Murakami, A. Nakayama, T. Kodama, M. Kuwabara, M. Ikoma, N. Narita, N. Terada, K. Enya, M. Sachkov, A. Shugarov, O. Korablev
  • 学会等名: The Twelfth Moscow Solar System Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] UVSPEX onboard WSO-UV for characterization of Earth-like exoplanets by exosphere observation (2021)
  • 著者名/発表者名: 亀田真吾, 村上豪, 中山陽史, 平林賢人, 桑原正輝, 小玉貴則, 成田憲保, 生駒大洋, 寺田直樹, 塩谷圭吾, Alexander Tavrov, Mikhail Sachkov, Andrey Shugarov, Oleg Korablev
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [図書] 太陽系と惑星 第２版 (2021)
  • 著者名/発表者名: 渡部潤一、井田 茂、佐々木晶、略、亀田真吾 他
  • 総ページ数: 336
  • 出版者: 日本評論社
  • ISBN: 978-4-535-60761-3