炭素14の超高精度分析による太陽ダイナモ研究の新展開

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04497
• 研究機関: 武蔵野美術大学
• 研究代表者: 宮原 ひろ子 武蔵野美術大学, 造形学部, 教授 (00532681)
• 研究分担者: 門叶 冬樹 山形大学, 理学部, 教授 (80323161) ; 堀内 一穂 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (00344614) ; 森谷 透 山形大学, 理学部, 助手 (40732392) ; 櫻井 敬久 山形大学, 理学部, 客員教授 (60150265) ; 堀田 英之 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (10767271)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2025-03-31
• キーワード: 太陽ダイナモ / 太陽活動周期 / 太陽活動極小期 / 宇宙線生成核種 / 加速器質量分析

研究実績の概要

本研究では、樹木年輪中の炭素14濃度を１年分解能で超高精度で分析することで、太陽活動極小期の発生直前の11年周期の特性を明らかにし、特にその伸縮を具に明らかにすることで、太陽活動の長期的低下のメカニズムについて手掛かりを得ることを目的としている。精密な太陽活動サイクルの復元を行うため、トラバーチン堆積物中のベリリウム10濃度の分析も併せて進めている。また、発展的目標として、太陽活動極小期と大規模太陽フレアとの関連性について議論することも目指している。
2023年度は、2022年度に引き続き、過去1000年間において最大規模の太陽活動極小期であるシュペーラー極小期の開始時期前後の時代について、炭素14濃度の超高精度分析を進めた。分析試料としては、下北半島の猿ヶ森埋没林から採取されたアスナロの年輪を使用し、山形大学高感度加速器質量分析センターが所有するAMSを用いて重複測定を進めた。また、シュペーラー極小期の終わり頃からマウンダー極小期にかけてのベリリウム10の１年分解能データの取得が完了し、論文に発表した。トラバーチン堆積物の長期にわたる連続データの取得は世界で初めての事例である。アイスコアのベリリウム10や炭素14のデータと矛盾しない傾向が確認された。ベリリウム10のデータは、太陽圏内におけるドリフト効果により宇宙線の変動パターンがどのように変化するかを定量的に議論する上で必須となるデータであり、太陽サイクルのより正確な復元にも資するものである。また今後、未発見の大規模な太陽フレアを探索する第三のツールともなると期待される。

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

2022年度に発生したトラブルにより約5か月の遅れが生じていたが、2023年度はそのトラブルが解決し、2023年5月から2024年1月にかけて重点的に分析を進めた。2024年2月以降、加速器の安定性が下がったため、現在様子を見ながら慎重に分析を進めているところである。

今後の研究の推進方策

シュペーラー極小期の開始時時期についての分析を完了できるよう、加速器が安定し次第、慎重に分析を再開する。またトラバーチン堆積物のベリリウム10の分析も併せて行っていく。そのほか、紀元前9世紀の大規模な太陽活動極小期についての分析にも着手できるよう、試料の切削と化学洗浄を進めていく。

研究成果

• [国際共同研究] East China Normal University/Chinese Academy of Sciences(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: East China Normal University/Chinese Academy of Sciences
• [国際共同研究] Silesian University of Technology(ポーランド)
  • 国名: ポーランド
  • 外国機関名: Silesian University of Technology
• [雑誌論文] Annual 10Be Record for 1510-1701 CE Obtained From Endogenic Travertine at Baishuitai, China: A New Proxy Record of Annual Solar Activity (2024)
  • 著者名/発表者名: Xu Hongyang、Miyahara Hiroko、Horiuchi Kazuho、Matsuzaki Hiroyuki、Zhao Xi、Gan Hailing、Luo Weijun、Meadows Michael E.、Zheng Xiangmin、Zhou Limin
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 51 ページ: e2023GL107434
  • DOI: 10.1029/2023GL107434
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RADIOCARBON CONCENTRATION IN SUB-ANNUAL TREE RINGS FROM POLAND AROUND 660 BCE (2023)
  • 著者名/発表者名: Rakowski Andrzej Z、Pawlyta Jacek、Miyahara Hiroko、Krapiec Marek、Moln?r Mih?ly、Wiktorowski Damian、Minami Masayo
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 1-10 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1017/RDC.2023.79
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Response of high-altitude clouds to the galactic cosmic ray cycles in tropical regions (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyahara Hiroko、Kusano Kanya、Kataoka Ryuho、Shima Shin‐ichiro、Touber Emile
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 11 ページ: 1157753
  • DOI: 10.3389/feart.2023.1157753
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] SE‐Dome II Ice Core Dating With Half‐Year Precision: Increasing Melting Events From 1799 to 2020 in Southeastern Greenland (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Kaoru、Iizuka Yoshinori、Sasage Mahiro、Matsumoto Mai、Saito Takeshi、Hori Akira、Ishino Sakiko、Fujita Shuji、Fujita Koji、Takasugi Keita、Hatakeyama Takumi、Hamamoto Saaya、Watari Akihisa、Esashi Nao、Otsuka Miu、Uemura Ryu、Horiuchi Kazuho、他
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 128 ページ: e2023JD038874
  • DOI: 10.1029/2023JD038874
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 129I in the SE-Dome ice core, Greenland: A new candidate golden spike for the Anthropocene (2023)
  • 著者名/発表者名: Bautista VII Angel T.、Limlingan Sophia Jobien M.、Toya Miwako、Miyake Yasuto、Horiuchi Kazuho、Matsuzaki Hiroyuki、Iizuka Yoshinori
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 887 ページ: 164021～164021
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.164021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Novel Approach to Forecasting Photospheric Emergence of Active Regions (2023)
  • 著者名/発表者名: Silva S. S. A.、Lennard M.、Verth G.、Ballai I.、Rempel E. L.、Warnecke J.、Iijima H.、Hotta H.、Park S.-H.、Donea A. C.、Kusano K.、Fedun V.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 948 ページ: L24～L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acd007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Turbulent convection as a significant hidden provider of magnetic helicity in solar eruptions (2023)
  • 著者名/発表者名: Toriumi Shin、Hotta Hideyuki、Kusano Kanya
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: N/A
  • DOI: 10.1038/s41598-023-36188-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Comprehensive Simulation of Solar Wind Formation from the Solar Interior: Significant Cross-field Energy Transport by Interchange Reconnection near the Sun (2023)
  • 著者名/発表者名: Iijima Haruhisa、Matsumoto Takuma、Hotta Hideyuki、Imada Shinsuke
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 951 ページ: L47～L47
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acdde0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Scale-dependent analysis of angular momentum flux in high-resolution magnetohydrodynamic simulations for solar differential rotation (2023)
  • 著者名/発表者名: Mori K、Hotta H
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 524 ページ: 4746～4751
  • DOI: 10.1093/mnras/stad2196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solar horizontal flow evaluation using neural network and numerical simulations with snapshot data (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaki Hiroyuki、Hotta Hideyuki、Katsukawa Yukio、Ishikawa Ryohtaroh T
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 ページ: 1168～1182
  • DOI: 10.1093/pasj/psad063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Large-Scale Solar Flows (2023)
  • 著者名/発表者名: Hotta Hideyuki、Bekki Yuto、Gizon Laurent、Noraz Quentin、Rast Mark
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 219 ページ: 77
  • DOI: 10.1007/s11214-023-01021-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 南極ドームふじ氷床から探る過去の極端太陽高エネルギー粒子現象 (2024)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙・栗田直幸・堀内一穂・的場澄人・松崎浩之・山形武靖
  • 学会等名: 第24回AMSシンポジウム
• [学会発表] 最終間氷期のSchwabe cycleを示すドームふじアイスコアの10Be記録 -記録拡張の提案と年代モデルへの示唆- (2024)
  • 著者名/発表者名: 堀内一穂・赤平將・畠山匠・宮原ひろ子・三宅芙沙・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: DF研究集会＆DF3集会
• [学会発表] DFにおける過去70年間の10Be変動 (2024)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙・栗田直幸・堀内一穂・的場澄人・松崎浩之・山形武靖
  • 学会等名: DF研究集会＆DF3集会
• [学会発表] 高エネルギーミューオンによる長半減期宇宙線生成核種Be-10,Al-26の花崗岩石英中の生成率と地下花崗岩における濃度の深度分布 (2024)
  • 著者名/発表者名: 櫻井敬久, 紅林泰, 鈴木颯一郎, 堀内一穂, 高橋唯, 堂下典弘, 菊地聡, 門叶冬樹,岩田尚能, 田島靖久, 郡司修一, 乾恵美子, 近藤薫, 大江毅, 佐々木宣欣, 安部晋一郎, 佐藤達彦, 松崎浩之, Vlachoudis Vasilis
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 太陽黒点の半暗部とエバーシェッド流について I. シミュレーション設定と結果 (2024)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 黄道面脱出ミッション進捗報告 (2024)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之、鳥海森、今田晋亮、八田良樹、高尾勇輝 、田畑邦佳，西山和孝，月崎竜童
  • 学会等名: 太陽研連シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] R2D2コードの恒星への拡張 (2024)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: 太陽研連シンポジウム
• [学会発表] 高エネルギーミューオンによる長半減期宇宙線生成核種 Be-10,Al-26 の花崗岩における生成率 (2024)
  • 著者名/発表者名: 櫻井敬久
  • 学会等名: 第 24 回 AMS シンポジウム
• [学会発表] 大気中宇宙線生成核種 Be-7 の観測データセットについて (2024)
  • 著者名/発表者名: 櫻井敬久、門叶冬樹、武山美麗、門倉 昭、小財正義
  • 学会等名: 極域データサイエンスに関する研究集会 II
• [学会発表] 山形大学に導入した高感度加速器質量分析装置の現状 VII (2024)
  • 著者名/発表者名: 武山 美麗，森谷 透，櫻井 敬久，宮原 ひろ子，大山 幹成，斉藤 久子，三宅 芙沙，門叶 冬樹
  • 学会等名: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Response of high-altitude clouds to the GCR variations in tropical regions (2023)
  • 著者名/発表者名: H. Miyahara et al.
  • 学会等名: JpGU meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Response of high-altitude clouds to the decadal cycle of galactic cosmic rays in tropical regions (2023)
  • 著者名/発表者名: H. Miyahara et al.
  • 学会等名: SGEPSS fall meeting
  • 招待講演
• [学会発表] プロキシーで探るグランドミニマムの太陽活動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮原ひろ子
  • 学会等名: 宇宙天気ユーザーズフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 銀河宇宙線の気候システムへの影響を探る (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮原ひろ子
  • 学会等名: 研究集会「地球電磁気学と考古学・人類学の連携による人類生息環境の変遷研究の展開」
  • 招待講演
• [学会発表] 宇宙線・雲仮説についての再検証 －深い対流雲への影響の可能性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮原ひろ子
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Anthropogenic 36Cl from 1950 to 1970 CE in a high-resolution ice core from eastern Dronning Maud Land, East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazuho Horiuchi, Kento Sato, Riko Yagihashi, Kimikazu Sasa, Masumi Matsumura, Tsutomu Takahashi, and Hideaki, Motoyama
  • 学会等名: The 9th East Asia Accelerator Mass Spectromentry Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] A quasi-monthly 10Be record of the early 21st century obtained from the Greenland SE-Dome II ice core (2023)
  • 著者名/発表者名: *Riko Yagihashi, *Kazuho Horiuchi, Kohsei Yoshioka, Yoshinori Iizuka, Sumito Matoba, Kaoru Kawakami, Sakiko Ishino, Mahiro Sasage, Mai Matsumoto, Saaya Hamamoto, Ryu Uemura, Takeyasu Yamagata, and Hiroyuki Matsuzaki
  • 学会等名: The 9th East Asia Accelerator Mass Spectromentry Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Beryllium-10 variations across the Laschamp excursion recorded in a deep-sea sediment core from the Indian sector of the Southern Ocean (2023)
  • 著者名/発表者名: *Masayoshi Awano, *Kazuho Horiuchi, Hiroki Matsui, Yusuke Suganuma, Kenji Kawamura, Minoru Ikehara, Takeyasu Yamagata, and Hiroyuki Matsuzaki
  • 学会等名: The 9th East Asia Accelerator Mass Spectromentry Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating the sub-annual 10Be variation at the Antarctic Dome Fuji for the past 70 years (2023)
  • 著者名/発表者名: Fusa Miyake, Naoyuki Kurita, Kazuho Horiuchi, Sumito Matoba, Hiroyuki Matsuzaki and Takeyasu Yamagata
  • 学会等名: The 9th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランド南東ドーム第二期アイスコアから得られた2000年以降の約１ヶ月分解能10Be記録 (2023)
  • 著者名/発表者名: 八木橋理子・堀内一穂・吉岡恒星・ 飯塚芳徳・的場澄人・川上薫・石野咲子・捧茉優・松本真依・浜本佐彩・植村立・山形武靖・松崎浩之
  • 学会等名: グリーンランド南東ドームアイスコアに関する研究集会
• [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変動 (2023)
  • 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: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] グリーンランド南東部SE-Dome II アイスコアを用いた過去220年間の涵養量と融解履歴の復元 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川上薫・飯塚芳徳・捧美優・松本真衣・斎藤健・堀彰・石野咲子・藤田秀二・藤田耕史・高杉啓太・畠山匠・浜本佐彩・渡利晃久・江刺和音・大塚美侑・植村立・堀内一穂・箕輪昌紘・服部祥平・青木輝夫・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2023年大会
  • 招待講演
• [学会発表] A quasi-monthly 10Be record from 2000-2020 CE obtained from the Greenland SE-Dome ice core II (2023)
  • 著者名/発表者名: Riko Yagihashi, Kazuho Horiuchi, Kohsei Yoshioka, Iizuka Yoshinori, Sumito Matoba, Kaoru Kawakami, Sakiko Ishino, Mahiro Sasage, Mai Matsumoto, Takeyasu Yamagata, and Hiroyuki Matsuzaki
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] High-resolution simulations of solar convection zone (2023)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hotta
  • 学会等名: ChaICA V
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Numerical simulation of turbulence and magnetic field in the Sun (2023)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hotta
  • 学会等名: CCP2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Flux emergence simulation from the base of the convection zone to the photosphere (2023)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hotta
  • 学会等名: Flux emergence workshop
  • 招待講演
• [学会発表] 恒星物理学の大問題とその解決に向けた取り組みについて (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: Stellar Magnetic Activity WS
  • 招待講演
• [学会発表] 大規模シミュレーションによる太陽地球環境変動予測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: 太陽地球環境予測のためのモデル研究の展望
  • 招待講演
• [学会発表] 太陽と恒星の黒点について (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: 「成果創出加速」基礎科学合同シンポジウム
• [学会発表] 太陽地球環境研究へのHPCの挑戦 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: SGEPSS
  • 招待講演
• [学会発表] 恒星物理学の諸問題の現状と展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 招待講演
• [学会発表] 黄道面脱出ミッション (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀田英之
  • 学会等名: 太陽圏シンポジウム
• [学会発表] Present status of the YU-AMS system in 2023 (2023)
  • 著者名/発表者名: Mirei Takeyama, Toru Moriya, Hisako Saitoh, Hiroko Miyahara, Fusa Miyake,Motonari Ohyama, Hirohisa Sakurai, Fuyuki Tokanai
  • 学会等名: EA-AMS-9
  • 国際学会