原始惑星系円盤流体計算による氷ペブル集積効率と地球型惑星の水量決定機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13602
• 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): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 原始惑星系円盤 / 地球型惑星 / 惑星形成 / 惑星起源・進化 / 水量

研究実績の概要

本研究の目的は，新しい惑星形成シナリオであるペブル集積モデルのもとで，惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流を考慮した氷ダスト(ペブル)の集積効率を求め，地球型惑星の水量決定機構を解明することであった．そのために，スーパーコンピュータを用いた惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流の流体シミュレーション，惑星が駆動するガス流による抵抗を考慮した流入ペブルの軌道計算，最後に氷ペブルによる地球型惑星への水供給量の推定と水の起源の制約という3段階に分けて行うという計画であった．研究期間全体を通じて，研究実施計画に基づいて研究を行った結果，惑星サイズに応じた惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流の構造，ペブルサイズに応じた惑星へのペブル集積効率を理論的に求め，それらをもとに氷ペブルによる地球型惑星への水供給量を明らかにした．

研究成果

• [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 Data (2020)
  • 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 ページ: e2020JE006606
  • DOI: 10.1029/2020JE006606
  • 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 Mars (2020)
  • 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 ページ: 74
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00701-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Influences of protoplanet-induced three-dimensional gas flow on pebble accretion - II. Headwind regime (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Ayumu、Kurokawa Hiroyuki
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 643 ページ: A21
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039153
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 小天体と惑星の水・岩石反応と物質輸送 (2021)
  • 著者名/発表者名: 黒川 宏之
  • 学会等名: 惑星圏研究会
  • 招待講演
• [学会発表] C型小惑星の起源と炭素質コンドライト隕石との繋がり：水岩石反応と赤外スペクトルモデルからの示唆 (2020)
  • 著者名/発表者名: 黒川 宏之
  • 学会等名: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [学会発表] 原始惑星系円盤内に埋没した原始惑星周りの 3 次元ガス流構造：その形態とペブル降着への影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 桑原 歩
  • 学会等名: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [学会発表] Origin of nitrogen in Earth's mantle constrained by models for partitioning and cycling (2020)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, H.
  • 学会等名: Europlanet Science Congress 2020
• [学会発表] Spectral evidence for the distant origin and water-rock differentiation of large C-type asteroids (2020)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, H.
  • 学会等名: JPGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Influence of protoplanet-induced gas flow on pebble accretion: Implications for the dichotomy between inner super-Earths and outer gas giants (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A.
  • 学会等名: JPGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [備考] 原始惑星が巻き起こす嵐が、惑星系の姿を決定づけた
  • URL: http://www.elsi.jp/ja-JP/news_events/highlights/2020/20200128_hkurokawa