コマ型小惑星の形状形成過程と地形緩和過程の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01951
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 渡邊 誠一郎 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50230967)
• 研究分担者: 桂木 洋光 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (30346853) ; 諸田 智克 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (30415898)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 小惑星 / 微惑星 / 粉体 / 回転変形 / 惑星探査 / 高速回転装置 / 遠心力 / コマ型形状

研究実績の概要

コマ型形状形成の数値シミュレーションの論文化、砂山の回転変形実験結果の詳細解析・物理的解釈・論文化、小惑星リュウグウの表面流動の画像解析・論文化などに主に取り組んだ。概ね計画通りに進み、2022年度（繰越年度）までに計画していたほとんどの論文を公表した。ただし、繰越を行ったものの、COVID-19の影響で、平滑化粒子法（SPH法）の数値シミュレーション結果を有限要素法の結果と比較する計画については十分に行えなかった。
SPH法のシミュレーションによって、小天体が数百Paの付着力に相当する実効的摩擦角を持つ粉体層から構成されていれば、高速自転でコマ型形状が形成されること、自転の加速率が小さいほど非軸対称な形状となり易いことなどを明らかにした論文が国際誌に掲載された。これは楕円体／コマ型の形状の違いが付着力によって決まることを示唆する重要な成果であると評価できる。
実験研究において得られた成果は、(1)砂山粉体層の高速回転実験装置の開発とそれを使用した実効的付着強度測定法の開発、(2)砂山粉体層の回転変形を説明する粉体摩擦モデルの開発と粉体摩擦特性挙動の解明、(3)それらの回転速度変化履歴に対する依存性、(4)粉体層表面への固体接触による変形に関する基礎実験研究であり、それぞれ論文として国際誌に掲載された。変形時の砂粒の流動は数粒子程度の表面薄層に限られることを明らかにしたことは特筆される。
画像解析からは、リュウグウの自転速度が現在より速くなると、実効斜面方向と岩塊の配向との相関が弱くなることがわかり、岩塊の配向が最近作られたことがわかった。また、メートルサイズの小クレーターの数の統計から、それらが消去される表層過程があることや、はやぶさ2が作った人工クレータ周辺の前後変化の解析から、地震動によって移動したらしい岩塊を発見するなどの成果を複数の論文として国際誌に公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Formation and evolution of carbonaceous asteroid Ryugu: Direct evidence from returned samples (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T.、Matsumoto M.、Amano K.、Enokido Y.、Zolensky M. E.、Mikouchi T.、Genda H.、Tanaka S.、Zolotov M. Y.、Kurosawa K.、Wakita S.、Hyodo R.、Nagano H.、Nakashima D.、Takahashi Y.、Fujioka Y.、Kikuiri M.、Kagawa E.、Matsuoka M.、Brearley A. J.、... 、Watanabe S.、Tsuda Y.
  • 雑誌名: Science 巻: 379 ページ: －
  • DOI: 10.1126/science.abn8671
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] History-dependent growth and reduction of the ripples formed on a swept granular track (2022)
  • 著者名/発表者名: Hata Shunto、Katsura Makoto、Katsuragi Hiroaki
  • 雑誌名: The European Physical Journal E 巻: 45 ページ: －
  • DOI: 10.1140/epje/s10189-022-00165-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] History-dependent deformation of a rotated granular pile governed by granular friction (2022)
  • 著者名/発表者名: Irie Terunori、Yamaguchi Ryusei、Watanabe Sei-ichiro、Katsuragi Hiroaki
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 33 ページ: 103629～103629
  • DOI: 10.1016/j.apt.2022.103629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resurfacing processes constrained by crater distribution on Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Takaki Naofumi、Cho Yuichiro、Morota Tomokatsu、Tatsumi Eri、Honda Rie、Kameda Shingo、Yokota Yasuhiro、Sakatani Naoya、Kouyama Toru、Hayakawa Masahiko、Matsuoka Moe、Yamada Manabu、Honda Chikatoshi、Suzuki Hidehiko、Yoshioka Kazuo、Ogawa Kazunori、Sawada Hirotaka、Michel Patrick、Sugita Seiji
  • 雑誌名: Icarus 巻: 377 ページ: 114911～114911
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2022.114911
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Particle size distributions inside and around the artificial crater produced by the Hayabusa2 impact experiment on Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogawa K.、Sakatani N.、Kadono T.、Arakawa M.、Honda R.、Wada K.、Shirai K.、Shimaki Y.、Ishibashi K.、Yokota Y.、Saiki T.、Imamura H.、Tsuda Y.、Nakazawa S.、Takagi Y.、Hayakawa M.、Yano H.、Okamoto C.、Iijima Y.、Morota T.、... 、Sugita S.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 74 ページ: －
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01713-3
  • 査読あり
• [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.、Zhang Y.、Schwartz S.、Thuillet F.、Yurimoto H.、Nakamura T.、Noguchi T.、Yabuta H.、Naraoka H.、Tsuchiyama A.、Imae N.、... 、Watanabe S.、Tsuda Y.
  • 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] Measurement of surface deformation and cohesion of a granular pile under the effect of centrifugal force (2021)
  • 著者名/発表者名: Irie Terunori、Yamaguchi Ryusei、Watanabe Sei-ichiro、Katsuragi Hiroaki
  • 雑誌名: Measurement Science and Technology 巻: 32 ページ: 125301～125301
  • DOI: 10.1088/1361-6501/ac1b25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformation of a rotated granular pile governed by body-force-dependent friction (2021)
  • 著者名/発表者名: Irie Terunori、Yamaguchi Ryusei、Watanabe Sei-ichiro、Katsuragi Hiroaki
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 104 ページ: －
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.104.064902
  • 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.、Yokota Y.、Kouyama T.、... 、Sugita S.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 126 ページ: －
  • DOI: 10.1029/2020JE006572
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SPH simulations for shape deformation of rubble-pile asteroids through spinup: The challenge for making top-shaped asteroids Ryugu and Bennu (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugiura Keisuke、Kobayashi Hiroshi、Watanabe Sei-ichiro、Genda Hidenori、Hyodo Ryuki、Inutsuka Shu-ichiro
  • 雑誌名: Icarus 巻: 365 ページ: 114505～114505
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114505
  • 査読あり
• [雑誌論文] YORP Effect on Asteroid 162173 Ryugu: Implications for the Dynamical History (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru Masanori、Sasaki Sho、Morota Tomokatsu、Cho Yuichiro、Tatsumi Eri、Hirabayashi Masatoshi、Hirata Naru、Senshu Hiroki、Shimaki Yuri、Sakatani Naoya、Tanaka Satoshi、Okada Tatsuaki、Usui Tomohiro、Sugita Seiji、Watanabe Sei‐ichiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 126 ページ: －
  • DOI: 10.1029/2021JE006863
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Construction of the local digital elevation models of the asteroid Ryugu by structure-from-motion method (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. Aikyo, T. Morota, S. Sugita, Y. Cho, N. Hirata, T. Michikami, R. Honda, E. Tatsumi, N. Sakatani, S. Kameda, M. Yamada, Y. Yokota, M. Matsuoka, C. Honda, T. Kouyama, H. Suzuki, M. Hayakawa, K. Yoshioka, K. Ogawa
  • 学会等名: 54th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Formation and evolution of planetesimals revealed from the Hayabusa2 mission (2023)
  • 著者名/発表者名: Sei-ichiro Watanabe
  • 学会等名: 82nd Fujihara Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 粉体ヒープの回転による付着力評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 入江輝紀，山口隆正，渡邊誠一郎，桂木洋光
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] 2次元回転砂山の変形と摩擦角の体積力依存性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 桂木洋光, 入江輝紀, 渡邊誠一郎, 山口隆正
  • 学会等名: 日本物理学会 2022年秋季大会
• [学会発表] はやぶさ2 ONC画像から構築したリュウグウ表面ローカル三次元地形モデルの精度評価と微小地形の計測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 愛敬雄太，諸田智克，杉田精司，長勇一郎，平田成，本田理恵，巽瑛理，坂谷尚哉，亀田真吾，山田学，横田康弘，松岡萌，本田親寿，神山徹，鈴木秀彦，早川雅彦，吉岡和夫，小川和律，澤田弘崇
  • 学会等名: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [学会発表] 自転変化に伴うリュウグウの表層進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡邊誠一郎，山田理央奈，諸田智克
  • 学会等名: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [学会発表] Scientific discoveries of the Hayabusa2 mission, sample return from asteroid Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Sei-ichiro Watanabe
  • 学会等名: 31th General Assembly, Inrernational Astronomical Union
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Surface age of Ryugu's boulders based on small crater statistics (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Takai, T. Morota
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Orientaions of boulders and relationship with gravitational slope on asteroid Ryugu: implications for surface evolution (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Ebihara, T. Morota
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会