微小重力実験による小天体レゴリス上のクレータースケール則の構築

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03723
• 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)
• 研究分担者: 和田 浩二 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 主席研究員 (10396856) ; 長谷川 直 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 主任研究開発員 (10399553)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 低重力 / クレーター / レゴリス

研究実績の概要

宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所の共同利用により、縦型式二段銃の真空チャンバー内で粉体体標的に対する高速度衝突クレーター実験を行った。これまで高速度低重力衝突実験で用いた粒径約 400 ミクロンの硅砂、約 40 ミクロンのガラスビーズとアルミナ粒子のデータに加えて、参照データとして 220 ミクロンのガラスビーズ標的に対する地球重力下での高速度衝突実験結果も取得した。
固着性の低い硅砂と 220 ミクロンガラスビーズについては、重力支配域でのクレータースケーリング則のパラメータを推定した。両者を比較することで、粒子形状のクレーターサイズに対する影響を定量的に示した。また、この結果を１Gで行われた自由落下速度での衝突実験結果とも比較した。
一方、固着性の高い約 40 ミクロンのガラスビーズとアルミナ粒子は、本研究の低重力実験において粒子固着力（粉体層の強度）の効果が見られる。そこで、固着性の高い粉体標的の「強度」を評価するために、平行平板せん断試験を行い、内部摩擦角と固着力を求め、安息角や、個々の粒子の固着力の情報と比較した。また、粒子固着力が大きい場合は標的空隙率も大きくなる。空隙率のの効果も含めて、粒子物性のクレーターサイズへの影響について議論した。
以上の結果は、これまで行われている数値シミュレーションによる結果とも比較を行いつつある。実験結果で見られた傾向と数値シミュレーションで示された傾向には不一致が見られることが明らかとなったため、今後、その原因をつきとめて理解を深める必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] Implications of High Polarization Degree for the Surface State of Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuroda D., Geem J., Akitaya H., Jin S., Takahashi J., Takahashi K., Naito H., Makino K., Sekiguchi T., Bach Y. P., Seo J., Sato S., Sasago H., Kawabata K. S., Kawakami A., Tozuka M., Watanabe M., Takagi S., Kuramoto K., Yoshikawa M., Hasegawa S., Ishiguro M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 911 ページ: L24～L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abee25
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of Two TNO-like Bodies in the Asteroid Belt (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sunao、Marsset Michael、DeMeo Francesca E.、Bus Schelte J.、Geem Jooyeon、Ishiguro Masateru、Im Myungshin、Kuroda Daisuke、Vernazza Pierre
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 916 ページ: L6～L6
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac0f05
  • 査読あり
• [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、et al.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 366 ページ: 114530～114530
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
• [学会発表] High-velocity impact experiments in reduced gravity: The effect of cohesive strength of particle layers (2021)
  • 著者名/発表者名: Masato Kiuchi, Takaya Okamoto, Yuuya Nagaashi, Sunao Hasegawa, Akiko Nakamura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021, online, May 30 - June 6
  • 国際学会