高解像度マルチアーカイブ分析による太陽地磁気変動史と宇宙線イベントの解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00706
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 堀内 一穂 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (00344614)
• 研究分担者: 宮原 ひろ子 武蔵野美術大学, 造形学部, 准教授 (00532681) ; 三宅 芙沙 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90738569) ; 川村 賢二 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (90431478) ; 山崎 俊嗣 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (80344125) ; 小田 啓邦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 上級主任研究員 (90356725) ; 笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 宇宙線生成核種 / 太陽活動 / 地磁気変動 / 宇宙線イベント / 古環境アーカイブ / アイスコア / 堆積物 / 年代決定

研究実績の概要

南極ドームふじアイスコアを利用して、酸素同位体ステージ6の百年解像度ベリリウム10分析を行った。また、同コアのガス分析融解水を用いた分析を行うことで、35万から50万年前にて地磁気極小期に関わるベリリウム10増加イベントを複数検出した。さらに、同コアの数値年代を主にガス分析に基づいて向上させた。これらに加えて、西太平洋赤道域の海底堆積物（WCBコア）を主な対象にした地磁気極小期の高時間解像度ベリリウム同位体分析を行った。堆積物から得られたデータは、古地磁気強度変動記録やドームふじアイスコアのベリリウム10記録と、逐次比較された。
単年解像度での分析が必要な完新世の宇宙線イベントに関して、17世紀前半の特異な太陽活動周期を詳細に解明し、論文として公表した。また、完新世の複数のイベントを対象にして、ドームふじアイスコアにて単年解像度でのベリリリウム10分析や数年解像度での塩素36分析を行った。さらに、中国雲南省の陸域炭酸塩堆積物（トラバーチン）を対象に、単年解像度のベリリウム10分析を本格的に開始した。これについては、本年度は特に、歴史時代の太陽極小期に焦点を当てた分析を行った。
東太平洋赤道域深海底堆積物（U1335コア）のベリリウム同位体比を過去数十万年間連続的に分析し、これを堆積物から得られた古地磁気強度変動記録と比較することで、双方に刻まれた変動の確かな類似性を見出した。以上の結果を得るための基礎的な研究の成果を公表するとともに、研究をまとめるために個別の打ち合わせを行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本事業は大きく分けて、（１）過去50万年間の高解像度宇宙線生成核種記録の獲得と宇宙線層序による海陸の詳細対比、（２）宇宙線層序に挿入する数値年代の向上、（３）太陽活動・地磁気変動史の詳細解明、（４）未知宇宙線イベントの探索と発見、（５）宇宙線層序編年の高度化と拡張を目標としている。本年度は、新型コロナウイルスの影響で、アイスコア試料の分取や研究成果の公表に停滞を余儀なくされたが、他の事項は順調に進行した。

今後の研究の推進方策

計画の遂行に大きな問題は生じていないことから、当初の計画通り課題を推進する予定である。

研究成果

• [国際共同研究] 華東師範大学/中国科学院地球化学研究所(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 華東師範大学/中国科学院地球化学研究所
• [国際共同研究] アラスカ大学フェアバンクス校(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: アラスカ大学フェアバンクス校
• [雑誌論文] Gradual onset of the Maunder Minimum revealed by high-precision carbon-14 analyses (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyahara Hiroko、Tokanai Fuyuki、Moriya Toru、Takeyama Mirei、Sakurai Hirohisa、Horiuchi Kazuho、Hotta Hideyuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 5482
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84830-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High spatial resolution magnetic mapping using ultra-high sensitivity scanning SQUID microscopy on a speleothem from the Kingdom of Tonga, southern Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukuyo Naoto、Oda Hirokuni、Yokoyama Yusuke、Clark Geoffrey、Yamamoto Yuhji
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: 77
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01401-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New technique for high-precision, simultaneous measurements of CH4, N2O and CO2 concentrations; isotopic and elemental ratios of N2, O2 and Ar; and total air content in ice cores by wet extraction (2020)
  • 著者名/発表者名: Oyabu Ikumi、Kawamura Kenji、Kitamura Kyotaro、Dallmayr Remi、Kitamura Akihiro、Sawada Chikako、Severinghaus Jeffrey P.、Beaudette Ross、Orsi Anais、Sugawara Satoshi、Ishidoya Shigeyuki、Dahl-Jensen Dorthe、Goto-Azuma Kumiko、Aoki Shuji、Nakazawa Takakiyo
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 13 ページ: 6703～6731
  • DOI: 10.5194/amt-13-6703-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 難測定核種の加速器質量分析による高感度検出手法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹 公和
  • 雑誌名: 応用物理学会放射線分科会会誌「放射線」 巻: 45 ページ: 128～133
• [学会発表] 宇宙線生成核種を用いた紀元前660 年頃の宇宙線イベントの調査 (2021)
  • 著者名/発表者名: Fusa Miyake, Kazuho Horiuchi, Hirohisa Sakurai, Yuko Motizuki, Yoichi Nakai, Kazuya Takahashi, Hideaki Motoyama, and Hiroyuki Matsuzaki
  • 学会等名: 第68回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] グリーンランドSEドームアイスコア中の塩素36の分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松崎 浩之・戸谷 美和子・堀内 一穂・飯塚 芳徳
  • 学会等名: 第68回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 太陽活動極小期における宇宙線強度変動の研究および過去の宇宙線変動復元のための新手法開拓 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮原ひろ子
  • 学会等名: 物理学会
• [学会発表] 10Be record in travertine sediment: a potential proxy for reconstructing high-resolution solar activity (2020)
  • 著者名/発表者名: Hongyang Xu, Hiroko Miyahara, Limin Zhou, Kazuho Horiuchi, Hiroyuki Matsuzaki, Hailong Sun, Weijun Luo, Xiangmin Zheng, Yusuke Suganuma, Shijie Wang
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 約100年分のドームふじアイスコア中10Beと36Clの高分解能測定によるBC5480年宇宙線イベントの調査 (2020)
  • 著者名/発表者名: 菅澤佳世・三宅芙沙・多田悠馬・堀内一穂・大谷昴・笹公和・高橋努・松村万寿美・落合悠太・高野健太・望月優子・高橋和也・中井陽一・本山秀明・松崎浩之
  • 学会等名: 第81回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 宇宙線変動に基づくスーパー間氷期古気候記録の陸海同期 (2020)
  • 著者名/発表者名: 堀内一穂
  • 学会等名: 新学術領域研究 『熱ー水ー物質の巨大リザーバ 全球環境変動を駆動する南大洋・南極氷床』 2020年度全体会議
• [学会発表] 14C during the ~660 BCE solar proton event from Japanese tree rings. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Sakurai, Fuyuki Tokanai, Fusa Miyake, Kazuho Horiuchi, Kimiaki Masuda, Hiroko Miyahara, Motonari Ohyama, Minoru Sakamoto, Takumi Mitsutani, and Toru Moriya
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Collaborative studies for locating the oldest ice near Dome Fuji, Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawamura, Ayako Abe-Ouchi, Shuji Fujita, Prasad Gogineni, David Braaten, Jean-Charle Gallet, Kumiko Goto-Azuma, Ralf Greve, Elisabeth Isaksson, Brice van Liefferinge, Kenichi Matsuoka, Hideaki Motoyama, Fumio Nakazawa, Takashi Obase, Hiroshi Ohno, Ikumi Oyabu, John Paden, Fernando Rodriguez-Morales, et al.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 太陽活動極小期の発生プロセスの詳細解析に向けて (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮原ひろ子, 門叶冬樹, 森谷透, 堀内一穂
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] Solar cycle around the onset of the Spoerer Minimum (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Miyahara, T. Moriya, F. Tokanai, M. Takeyama, H. Sakurai, M. Ohyama, M. Hakozaki,
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] High resolution paleomagnetic secular variation records from Lake Biwa and its implications on core dynamics (2020)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., Y. Yamamoto and Y. Inouchi
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint-Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 36Clの加速器質量分析における妨害同重体36Sの除去方法の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹 公和，高橋 努，松村 万寿美
  • 学会等名: 第81回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Accurate chronology and climatic reconstruction around MIS 11 from the Dome Fuji ice core (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawamura, Ikumi Oyabu, Shuji Aoki, Takakiyo Nakazawa, Ayako Abe-Ouchi, Fuyuki SAITO
  • 学会等名: JpGU2020
  • 国際学会
• [学会発表] Compositions of dust and sea salts in the Dome C and Dome Fuji ice cores from Last Glacial Maximum to early Holocene based on ice-sublimation and single-particle measurements (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikumi Oyabu, Yoshinori Iizuka, Kenji Kawamura, Eric Wolff, Mirko Severi, Rumi Ohgaito, Ayako Abe-Ouchi, Margareta Hansson
  • 学会等名: JpGU2020
  • 国際学会
• [備考] 堀内研のWeb Page
  • URL: http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/~kh/
• [備考] 宮原ひろ子准教授の研究グループが17世紀のマウンダー極小期直前の太陽周期の変遷を解明
  • URL: https://www.musabi.ac.jp/news/20210310_03_01/