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

2022 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, 准教授 (00344614)
• 研究分担者: 三宅 芙沙 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90738569) ; 宮原 ひろ子 武蔵野美術大学, 造形学部, 教授 (00532681) ; 川村 賢二 国立極地研究所, 先端研究推進系, 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対象に、酸素同位体ステージ6を完全に網羅する百年解像度のベリリウム10記録を獲得した。また同コアの年代モデルを向上させる目的でガス分析を行うとともに、過去約20万年間の新たな高確度年代モデルDF2021を公表した。この年代モデルを得られたベリリウム10記録に適用したところ、酸素同位体ステージ6では約1万年のサイクルで宇宙線強度の強弱が繰り返したことが明らかになった。さらに、19万年前の地磁気極小期に関連した宇宙線強度の極大期を対象に、約2年解像度のベリリウム10データを500年分獲得した。これも同様にDF2021を年代軸として時系列解析を行ったところ、現代と類似した太陽の短周期活動が、当時にも存在していた可能性が高いことが明らかになった。以上の研究と平行して、堆積物や岩石から得られた複数の記録を吟味・検討することで、古地磁気強度の推定を高度化させた。
単年解像度での分析が必要な完新世の宇宙線イベントや太陽活動に関して、トラバーチンやアイスコアのベリリウム10分析を行い、年輪炭素14分析の結果とともに解析を進めた。また、新たな研究対象として、トラバーチンの雨季層の分析や南極沿岸域アイスコアの季節解像度分析を行い、双方からシュワーベ周期の証拠を見出した。南極地域観測隊の内陸トラバースにより採取された表面積雪を対象に、ベリリウム10濃度の空間分布を明らかにし、これを論文として公表した。これにより、宇宙線プロキシとしてのより正確な利用に不可欠な、南極におけるベリリウム10の沈着メカニズムの解明に前進した。
以上の結果を含めた関連する成果について、国内・国際学会での発表や論文での公表を行った。また、成果のまとめと公表に向けた研究打ち合わせを実施した。

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。

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
• [雑誌論文] 14C分析による過去の極端太陽面爆発の調査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 雑誌名: 日本原子力学会誌 巻: 65 ページ: 34～37
• [雑誌論文] Present status of the YU-AMS system and its operation over the past 10 years (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeyama Mirei、Moriya Toru、Saitoh Hisako、Miyahara Hiroko、Miyake Fusa、Ohyama Motonari、Sato Rimi、Shitara Rie、Sakurai Hirohisa、Tokanai Fuyuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 538 ページ: 30～35
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.01.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotation of a Ferromanganese Nodule in the Penrhyn Basin, South Pacific, Tracked by the Earth's Magnetic Field (2023)
  • 著者名/発表者名: Oda Hirokuni、Katanoda Wataru、Usui Akira、Murayama Masafumi、Yamamoto Yuhji
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 24 ページ: －
  • DOI: 10.1029/2022GC010789
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatial variations of 10Be in surface snow along the inland traverse route of Japanese Antarctic Research Expeditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi Kazuho、Kato Shinji、Ohtani Kou、Kurita Naoyuki、Tsutaki Shun、Nakazawa Fumio、Motoyama Hideaki、Kawamura Kenji、Tazoe Hirofumi、Akata Naofumi、Yamagata Takeyasu、Matsuzaki Hiroyuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 533 ページ: 61～65
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2022.10.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regional Differences in Carbon-14 Data of the 993 CE Cosmic Ray Event (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyake Fusa、Hakozaki Masataka、Kimura Katsuhiko、Tokanai Fuyuki、Nakamura Toshio、Takeyama Mirei、Moriya Toru
  • 雑誌名: Frontiers in Astronomy and Space Sciences 巻: 9 ページ: －
  • DOI: 10.3389/fspas.2022.886140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Modeling the Transport and Deposition of 10Be Produced by the Strongest Solar Proton Event During the Holocene (2022)
  • 著者名/発表者名: Spiegl T. C.、Yoden S.、Langematz U.、Sato T.、Chhin R.、Noda S.、Miyake F.、Kusano K.、Schaar K.、Kunze M.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 127 ページ: －
  • DOI: 10.1029/2021JD035658
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Dome Fuji ice core DF2021 chronology (0-207 kyr BP) (2022)
  • 著者名/発表者名: Oyabu Ikumi、Kawamura Kenji、Buizert Christo、Parrenin Frederic、Orsi Anais、Kitamura Kyotaro、Aoki Shuji、Nakazawa Takakiyo
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 294 ページ: 107754～107754
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2022.107754
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dust correlation and oxygen isotope stratigraphy in the Southern Ocean over the last 450 kyrs: An Indian sector perspective (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsui Hiroki、Ikehara Minoru、Suganuma Yusuke、Seki Osamu、Oyabu Ikumi、Kawamura Kenji
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 286 ページ: 107508～107508
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2022.107508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding the Role of Biogenic Magnetite in Geomagnetic Paleointensity Recording: Insights From Ontong Java Plateau Sediments (2022)
  • 著者名/発表者名: Li Jiaxi、Yamazaki Toshitsugu、Usui Yoichi、Sagawa Takuya、Kubota Yoshimi、Kuroda Junichiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 127 ページ: －
  • DOI: 10.1029/2022JB024387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Matuyama-Brunhes geomagnetic reversal record and associated key tephra layers in Boso Peninsula: extraction of primary magnetization of geomagnetic fields from mixed magnetic minerals of depositional, diagenesis, and weathering processes (2022)
  • 著者名/発表者名: Oda Hirokuni、Nakazato Hiroomi、Nanayama Futoshi、Harigane Yumiko
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 74 ページ: －
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01626-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 南極地域観測隊内陸トラバースルートにおける表面積雪中の10Be空間分布：南緯75度を境とした堆積レジームの変化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 堀内一穂・加藤慎士・大谷昂・栗田直幸・津滝俊・中澤文男・本山秀明・川村賢二・田副博文・赤田尚史・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: 第23回AMSシンポジウム
• [学会発表] 東南極沿岸域H15アイスコアに刻まれた1930年以降の10Be変動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 八木橋理子・堀内一穂・本山秀明・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: 第23回AMSシンポジウム
• [学会発表] 南大洋インド洋区の深海堆積物に記録されたラシャン地磁気極小期の10Be上昇 (2022)
  • 著者名/発表者名: 粟野正義・堀内一穂・松井浩紀・菅沼悠介・川村賢二・池原実・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: 第23回AMSシンポジウム
• [学会発表] 過去1万年間の極端太陽高エネルギー粒子現象の調査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙・箱崎真隆・Rashit Hantemirov・早川尚志・Samuli Helama・堀内一穂・A.J.Timothy Jull・木村勝彦・前原裕之・宮原ひろ子・森谷透・Markku Oinonen・Irina P. Panyushkina・笹公和・武山美麗・門叶冬樹
  • 学会等名: 第23回AMSシンポジウム
• [学会発表] グリーンランド南東ドームアイスコア2本の超高解像度10Beデータ比較：前処理操作の向上と変動の再現性について (2022)
  • 著者名/発表者名: 堀内一穂・八木橋理子・吉岡恒星・坂下伶菜・飯塚芳徳・的場澄人・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: SE-Domeアイスコア研究集会
• [学会発表] 東南極沿岸域H15アイスコアに記録された1930年以降の10Be詳細変動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 八木橋理子・堀内一穂・本山秀明・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: SE-Domeアイスコア研究集会
• [学会発表] Dating of the ice core from south-east dome (2022)
  • 著者名/発表者名: Mahiro Sasage, Yoshinori Iizuka, Sakiko Ishino, Shuji Fujita, Kaoru Kawakami, Akira Hori, Takeshi Saito, Mai Matsumoto, Keita Takasugi, Sumito Matoba, Shohei Hattori, Ryu Uemura, Kazuho Horiuchi
  • 学会等名: The 3rd IPICS Open Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 人為起源放射性核種ヨウ素129および塩素36の両極への移行過程 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松崎 浩之・戸谷 美和子・堀内 一穂・本山 秀明・飯塚 芳徳・バウディスタ エンジェル
  • 学会等名: 応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] グリーンランド南東ドームアイスコアの初期解析報告 (2022)
  • 著者名/発表者名: 飯塚芳徳・川上薫・捧美優・松本真衣・斎藤健・堀彰・高杉啓太・畠山匠・渡利晃久・江刺和音・大塚美侑・宮本淳・植村立・石野咲子・藤田秀二・青木輝夫・藤田耕史、服部祥平・堀内一穂・平林幹啓・川村賢二・的場澄人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] Toward an exploration of extreme SEP events for the past 10,000 years (2022)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, M. Hakozaki, R. Hantemirov, H. Hayakawa, S. Helama, K. Horiuchi, A.J. T. Jull, K. Kimura, H. Maehara, H. Miyahara, T. Moriya, M. Oinonen, I. P. Panyushkina, K. Sasa, M. Takeyama, F. Tokanai
  • 学会等名: The 5th ISEE Symposium: Toward the Future of Space-Earth Environmental Research
  • 国際学会
• [学会発表] Solar bursts recorded in tree rings (2022)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake
  • 学会等名: From Forests to Heritage
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Carbon-14 spikes caused by solar energetic particle events (2022)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake
  • 学会等名: AmeriDendro2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Extreme solar energetic particle events recorded in cosmogenic nuclides data (2022)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake
  • 学会等名: Space Climate 8
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 過去１万年間に生じた大規模な太陽高エネルギー粒子イベント (2022)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第152回総会・講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Recurrent Large-Scale Solar Proton Events Before the Onsetof the Wolf Grand Solar Minimum (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Miyahara,F. Tokanai, T. Moriya, M. Takeyama, H. Sakurai, M. Ohyama, K. Horiuchi, H. Hotta
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Exploration of the depositional process of 10Be in endogenic travertine at Baishuitai, Yunnan (2022)
  • 著者名/発表者名: Xu, Hongyang, Miyahara, Hiroko, Zhou, Limin, Horiuchi, Kazuho
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Beryllium-10 in travertine deposits: A new proxy for the past solar and cosmic-ray variations (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Miyahara
  • 学会等名: The 5th ISEE Symposium: Toward the Future of Space-Earth Environmental Research
  • 国際学会
• [学会発表] Recurrent large-scale solar proton events before the onset of the Wolf grand solar minimum indicated by carbon-14 content in tree rings (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Miyahara, Fuyuki Tokanai, Toru Moriya, Mirei Takeyama, Hirohisa Sakurai, Motonari Ohyama, Kazuho Horiuchi, and Hideyuki Hotta
  • 学会等名: JpGU meeting, JpGU-AGU joint session
  • 国際学会
• [学会発表] Fractionation of O2/N2 and Ar/N2 in the Antarctic ice sheet during bubble formation and bubble-clathrate hydrate transition from precise gas measurements of the Dome Fuji ice core (2022)
  • 著者名/発表者名: OYABU, Ikumi, KAWAMURA, Kenji, UCHIDA, Tsutomu, FUJITA, Shuji, KITAMURA, Kyotaro, HIRABAYASHI, Motohiro, AOKI, Shuji, MORIMOTO, Shinji, NAKAZAWA, Takakiyo, SEVERINGHAUS, Jeff, MORGAN, Jacob
  • 学会等名: 3rd IPICS Open Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] ドームふじ深層氷床コアの0－20万年前の年代構築（DF2021） (2022)
  • 著者名/発表者名: 大藪 幾美、川村 賢二、Buizert Christo、Parrenin Frederic、Orsi Anais、北村 享太郎、青木 周司、中澤 高清
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 相対古地磁気強度推定の高度化への取り組み：南東太平洋チリ沖コアの例 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山崎俊嗣、李嘉熙、下野貴也、金松敏也
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] Paleomagnetism of pyroclastic deposits of Futatsudake eruptions from the younger Haruna Volcano, Japan during the 5-7th century (2022)
  • 著者名/発表者名: 小田 啓邦、下司 信夫、Hu Pengxiang、佐藤 哲郎、江島圭祐、本橋銀太、谷元 瞭太、Roberts Philip Andrew、Heslop Christopher David、Zhao Xian
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第152回総会・講演会
• [学会発表] 堆積物による高精度・高分解能地磁気エクスカーション記録の復元：Iceland Basinエクスカーションを例にとって (2022)
  • 著者名/発表者名: 小田 啓邦、James E.T. Channell
  • 学会等名: 第８回 地球環境史学会年会
• [学会発表] 樹木年輪中の磁性物質の走査型SQUID磁気顕微鏡による高感度・高分解能検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小田啓邦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 加速器質量分析法による宇宙線生成核種の検出と地球化学への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 笹 公和
  • 学会等名: 日本地球化学会 第69回年会
  • 招待講演
• [図書] Solar-Terrestrial Environmental Prediction (2023)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano (ed.)
  • 総ページ数: 462
  • 出版者: SpringerLink
  • ISBN: 978-981-19-7765-7
• [備考] 堀内研のWeb Page
  • URL: http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/~kh/