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2021 年度 実績報告書

固体微粒子集合体の動力学を扱う連続体的計算法の開発と始原的小天体衝突素過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J01165
研究機関東京工業大学

研究代表者

杉浦 圭祐  東京工業大学, 地球生命研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
キーワード小惑星衝突 / 数値シミュレーション / リュウグウのS型ボルダー / 大規模破壊による衝突体の混合 / メソシデライト隕石 / 小惑星ベスタへの巨大衝突
研究実績の概要

「固体微粒子集合体の動力学を扱う連続体的計算法の開発と始原的小天体衝突素過程の解明」という研究課題名のもと, 始原的小天体の直接的な生き残りであると考えられている小惑星同士の衝突現象の研究を進めている. 小惑星の多くは瓦礫の集まりであるラブルパイル天体, つまり固体微粒子集合体であると考えられているため, 固体微粒子集合体の振る舞いとして重要な摩擦の効果を考慮した計算コードを用いて小惑星衝突の数値シミュレーションを実施している.

そのような研究課題として2つの研究を推進している. 1つは小惑星ベスタ由来であると考えられている石鉄隕石メソシデライトが小惑星ベスタへの巨大衝突で形成されたとする仮説を検証する研究である. 巨大衝突の数値シミュレーションの結果, ベスタの地殻が分厚く金属コアが大きい場合, 現在のベスタの状態を説明しつつメソシデライト隕石の形成が可能であることがわかった. この研究成果の論文はIcarus誌にて出版済みである.

2つ目は小惑星リュウグウの表面に見つかっているスペクトル型が異なる岩塊がリュウグウ母天体への衝突体の破片が混入したものであるとする仮説を検証するため, リュウグウ母天体への小惑星衝突による大規模破壊の高解像度数値計算によって衝突体の混入量を調べる研究である. 様々な大規模衝突破壊の数値シミュレーションの結果, もしリュウグウ表面のスペクトル型が異なる岩塊がリュウグウ出身族と考えられているオイラリア族もしくはポラナ族形成の際に混入したとするならば, その際の衝突は50-60度程度の高角度衝突でなければいけないことがわかった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初予定していた数値計算法の開発は進展していないものの, 関連する研究課題を2つ推進している. そのため当初の予定とは異なる進捗状況になっているが, 惑星科学分野の幅広い研究課題を進行しており, 本研究課題にも間接的に貢献していると考える.

今後の研究の推進方策

現在主に推進しているのは小惑星リュウグウ表面に存在する異なるスペクトル型を持つ岩塊の起源の研究である. この岩塊がリュウグウ出身族であると考えられているオイラリア族もしくはポラナ族形成時に混ざったとするならば, その衝突角度は50-60度程度の高角度でないといけないことまでは定性的に理解することができた. しかし, いまだ定量的な理解及び定量的なモデル化までは到達していない. 今後は計算結果をさらに詳細に解析し, 衝突体混入量の定量的モデル化を目指す. また今年度中に論文化し投稿することを目指す.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Giant impact onto a Vesta-like asteroid and formation of mesosiderites through mixing of metallic core and surface crust2022

    • 著者名/発表者名
      Sugiura Keisuke、Haba Makiko K.、Genda Hidenori
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 379 ページ: 114949~114949

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2022.114949

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 石鉄隕石メソシデライトの形成シナリオ解明に向けたベスタ様小惑星への巨大衝突の数値計算2021

    • 著者名/発表者名
      杉浦圭祐
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • [学会発表] ベスタ様小惑星への巨大衝突の数値計算と金属コア・表面地殻の混合によるメソシデライトの形成2021

    • 著者名/発表者名
      杉浦圭祐
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季年会
  • [学会発表] 小惑星の大規模衝突破壊の数値計算と形成される集積天体のインパクタ混入率2021

    • 著者名/発表者名
      杉浦圭祐
    • 学会等名
      令和3年度CfCAユーザーズミーティング

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公開日: 2022-12-28  

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