| 研究課題/領域番号 |
21K03649
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| 研究機関 | 千葉工業大学 |
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研究代表者 |
千秋 博紀 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 主席研究員 (30359202)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 小惑星 / 熱進化 / 数値計算 / 小惑星探査 / 熱赤外観測 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は小惑星の熱進化を，数値シミュレーションによって求め，天体観測や惑星探査によって求められる結果と直接比較できるようにすることを目的としている。
大気を持たない小惑星は，太陽光を熱源とし，黒体輻射で宇宙空間に熱を捨てることで熱進化する。従来の研究では主に，天体の公転軌道，自転周期，自転軸の傾きを考慮して熱進化の再現を試みてきた。しかし「はやぶさ２」の観測結果は，従来のモデルでは説明がつかない．そこで本研究では，天体表面の微地形（凹凸）に着目し，表面の凹凸が熱進化と，見た目温度に与える影響を数値計算によって求めている。
本年度は，昨年度整備，開発した計算機システムと数値計算コード群を用いて，「はやぶさ２」で得られた小天体表面温度分布の再現を試みた。その結果，従来は影響が小さいとして無視してきた年周期（季節変化）の影響が大きいことが明らかになった。従来の検討では，円軌道を公転する小天体の低緯度地域について，年周期を考慮した場合と無視した場合の比較を行い，違いはせいぜい数K以内であるとしてきた。しかし実際には天体の軌道はだ円形をしており，自転軸が傾いている。近日点で夏となる半球の中高緯度では，夏には極端に暑くなり逆に冬には極端に寒くなる。この場合，地下に蓄えられた熱エネルギーが表面に運ばれることで熱慣性として働く。「はやぶさ２」や米国の小惑星探査機「オサイリス・レックス」の成果により，小惑星はそろばん玉型をしているものがあることが明らかになった。この場合，どの地域も実効的には中高緯度であり，従来の検討では省略してきた季節変化が重要となる。
季節変化を考慮したシミュレーションは，日変化だけを考えればよい場合に比べてとても時間がかかる。本年度は，まずは時間を惜しまず愚直なシミュレーションを行い，影響の程度を明らかにすることに注力した。
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| 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
昨年度に行った数値計算コードの開発の成果は論文として発表した。
今年度行っている数値シミュレーションは時間を要しているが，成果が出たところから日本惑星科学会，米国月惑星科学会議など成果を発表し，現在論文として成果をまとめているところである。
一方，構築した計算機システムの発熱が大きく，夏季には想定していただけのシミュレーションを回すことができなかったのが想定外であった。学会発表を行うに必要なデータはあるものの，論文として発表するには至れていない。このため，当初計画以上とはいいがたく，「おおむね順調」にとどまると判断した。
来年度は施設とも相談し，通年で数値シミュレーションを行い成果を創出できるシステムの構築を目指す必要がある。
なお，当初3年目に計画していた赤外線天文学の研究者との交流はすでに始まっており，部分的には当初目標より先行していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は，本年度の成果（季節変化の考慮の必要性）を論文として発表するとともに，既存の惑星探査データの見直し，再評価を行う。再評価によって凹凸を考慮した数値シミュレーションの重要性を再確認できる。すでに，月極域探査において，凹凸を考慮しないと説明できないデータが得られていることが分かっている。これについては，月極域探査を計画している研究者グループと協力し，本研究で開発した数値モデルを適用した協働研究が始まっている。
来年度（2023年度）早々には，欧州宇宙機関において小天体の熱進化に関する国際シンポジウム（TherMoPS4）が開催される。この国際シンポジウムに参加し，これまでの研究成果を発表するとともに，今後の研究に協力してくれる研究者を募る予定である。
申請者は日本の火星衛星探査計画（MMX）や，欧州主導で行われる二重小惑星探査計画 Hera のメンバーでもある。これらのミッションにおいて得られるであろう天体表面温度分布の予測シミュレーションにも，本研究で開発した数値モデルを適応する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
もう少し計算機システムを増強する予定であったが，計算機室として使っている部屋の排熱が間に合わないことが判明し，今年度はこれ以上の増強は諦めた。来年度は部屋を移動してシステムの増強を継続する。
3月の月惑星科学会議（米国）への参加を予定していたが，講演申込の時点では新型コロナウィルスの影響が読めなかったため，オンラインでの参加となった。コロナ禍を通じて国際線航空券や，海外での宿泊費は驚くほど高騰しており，コロナ禍前に計画した予算では賄えない。このため安全の観点だけではなく，予算の観点からも参加する研究会を厳選せざるを得なくなっている。
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