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2023 年度 実施状況報告書

新たな同位体観測による火星大気進化の解明:日欧火星探査ミッションの国際協力

研究課題

研究課題/領域番号 22KK0044
研究機関東北大学

研究代表者

中川 広務  東北大学, 理学研究科, 准教授 (30463772)

研究分担者 吉田 辰哉  東北大学, 理学研究科, 特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD) (10938393)
堺 正太朗  東北大学, 理学研究科, 助教 (30801336)
青木 翔平  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (60773629)
研究期間 (年度) 2022-10-07 – 2027-03-31
キーワード火星 / 大気進化 / 同位体 / 観測
研究実績の概要

欧州火星探査衛星TGO搭載NOMAD観測データを用いた初期成果をAoki et al. (2023)として学術雑誌PSJにて出版することができた。より多くの観測データを用いた炭素同位体比解析を進めることができ、酸素同位体比(18O/17O/16O)も組み合わせた解析に着手、その成果の一部は学位論文(博士課程前期・塩原輝美恵)として結実することができた。地球からの望遠鏡観測の解析にも着手しており、学術雑誌に投稿済み、現在査読中である。超高層大気変動による同位体分別効果を明らかにすべく、東北大学および東京・葉山で、世界をリードする関連研究者らと国内研究者や大学生らを交えたワークショップを開催し、議論を推進することができた。NOMAD観測結果を再現するための光化学モデルの拡張も順調に進み、酸素同位体分別効果も新たに考慮することに成功、観測結果を概ね説明可能な予察的結果が得られつつある。モデル最終検証後に、学術論文として出版すべく準備を進めている。並行して、独自開発を進めてきた本モデルの紹介論文を学術雑誌EPSにて出版することができた。MSAとNOMAD観測結果を結合するための電磁流体モデル開発も進んでおり、多流体モデルへの拡張およびテスト粒子計算との組み合わせを実施した。成果の一部は、海外からの招待講演にて報告されている。一連の成果は、国内外の学術会議にて成果報告がなされている。

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

新たな同位体遠隔分析手法に関する成果を査読月学術雑誌にて出版することができただけでなく、モデル開発も順調に進んでおり初年度に続く論文を投稿間近に控えている。初年度課題にあがった超高層大気変動の効果についても本経費によりワークショップを開催することにより議論を進めることができた。電磁流体モデル開発も順調に拡張が進んでおり、次年度の成果出版を見込める。

今後の研究の推進方策

MMX搭載MSAの開発自体は順調に進んでいるものの、ラウンチャーであるH3ロケット開発状況の影響もあり、MMX打ち上げ目前に控えながらも、打ち上げ2年延期が2023年12月に決定された。これは、研究期間内にMSA観測結果が得られないことを意味し、本課題への影響は無視できない。現在までの進捗状況は非常に順調であり、MMXと有機的に結合するためにも研究期間の延長が切望されるが、MSA観測につなぐための数値モデル予測を軸とした展開も含め、多角的かつ慎重に今後の研究推進方策を検討する必要がある。その議論のため、今年度に、日本側研究代表者は海外研究共同代表者であるAnn Carine Vandaele博士のもとを訪れ、短中期的に滞在し検討を進め、延長決断を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

MMX打ち上げ延期に伴い、今後の研究推進方策を見直す必要がでた。その検討を進めるため、代表者同士の密な議論が必須であり、そのための今年度滞在費を確保する必要が生じたため。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ベルギー宇宙航空研究所(BIRA-IASB)(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      ベルギー宇宙航空研究所(BIRA-IASB)
  • [国際共同研究] コロラド大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      コロラド大学
  • [国際共同研究] パリ天文台/ソルボンヌ大学/LATMOS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      パリ天文台/ソルボンヌ大学/LATMOS
  • [雑誌論文] Numerical Prediction of Changes in Atmospheric Chemical Compositions During a Solar Energetic Particle Event on Mars2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Yuki、Leblanc Francois、Terada Naoki、Hiruba Sayano、Murata Isao、Nakagawa Hiromu、Sakai Shotaro、Aoki Shohei、Piccialli Arianna、Willame Yannick、Neary Lori、Vandaele Ann Carine、Murase Kiyoka、Kataoka Ryuho
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 128 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022JA031250

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Depletion of 13C in CO in the Atmosphere of Mars Suggested by ExoMars-TGO/NOMAD Observations2023

    • 著者名/発表者名
      Aoki S.、Shiobara K.、Yoshida N.、Trompet L.、Yoshida T.、Terada N.、Nakagawa H.、Liuzzi G.、Vandaele A. C.、Thomas I. R.、Villanueva G. L.、Lopez-Valverde M. A.、Brines A.、Patel M. R.、Faggi S.、Daerden F.、Erwin J. T.、Ristic B.、Bellucci G.、Lopez-Moreno J. J.、Kurokawa H.、Ueno Y.
    • 雑誌名

      The Planetary Science Journal

      巻: 4 ページ: 97~97

    • DOI

      10.3847/PSJ/acd32f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photochemical and radiation transport model for extensive use (PROTEUS)2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Yuki、Terada Naoki、Koyama Shungo、Yoshida Tatsuya、Karyu Hiroki、Terada Kaori、Kuroda Takeshi、Kamada Arihiro、Murata Isao、Sakai Shotaro、Suzuki Yuhei、Kobayashi Mirai、Leblanc Fran?ois
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01881-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Carbon and oxygen isotope ratios of CO on Mars observed by TGO/NOMAD2024

    • 著者名/発表者名
      塩原輝満恵, 中川広務, 青木翔平, 吉田辰哉, 村田功, 寺田直樹, 笠羽康正, H. F. Janecke, 吉田奈央, G. Liuzzi, A. C. Vandaele, L. Trompet, I. R. Thomas, G. L. Villanueva, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, M. R. Patel, S.Faggi, F. Daerden et al.
    • 学会等名
      惑星圏シンポジウム
  • [学会発表] Impacts of solar energetic particles on the atmospheric composition on present-day Mars2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, Y., F. Leblanc, N. Terada, S. Hiruba, I. Murata, H. Nakagawa, S. Sakai, S. Aoki, A. Piccialli, Y. Willame, L. Neary, A. C. Vandaele, K. Murase, R. Kataoka, and K. Seki
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced ion escape rate during IMF rotation under weak intrinsic magnetic field conditions on a Mars-like planet2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai, S., K. Seki, N. Terada, H. Shinagawa, R. Sakata, T. Tanaka, and Y. Ebihara
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society 20th Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of stellar spectra on atmospheric escape from a Mars-like planet orbiting inactive low-mass stars2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai, S., A. Nakayama, K. Seki, N. Terada, H. Shinagawa, R. Sakata, F. Leblanc, D. A. Brain, and T. Tanaka
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • [学会発表] Identifying atmospheric waves and solar wind impacts in the Martian thermosphere and ionosphere2023

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, H., S. England, N. Yoshida, S. Sakai, Y. Harada, N. Terada, K. Terada, K. Seki, H. Fujiwara, and T. Imamura
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • [学会発表] Transport processes of dust and water in the Martian atmosphere revealed by the MIRS onboard MMX mission2023

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, Aoki, Ogohara, Imamura, Gautier, Spiga, Bertrand, Montmessin, Doressoundiram, Lasue, Kazama, Kasaba, Terada, Sawyer, Barucci, Rees, Bernardi, Fornasier, Iwata
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • [学会発表] Effects of intrinsic and interplanetary magnetic fields on atmospheric escape from a Mars-like planet2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai, S., R. Sakata, K. Seki, N. Terada, H. Shinagawa, T. Tanaka, and Y. Ebihara
    • 学会等名
      2023 International Conference of Deep Space Sciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 火星衛星探査計画 (Martian Moons eXploration) による新たな同位体観測と日欧国際協力2023

    • 著者名/発表者名
      中川広務, 青木翔平, 吉田辰哉, 堺正太朗, 寺田直樹, I. Thomas, J. Erwin, F. Daerden, A. C. Vandaele
    • 学会等名
      日本気象学会 2023 年度秋季大会
  • [学会発表] Effects of stellar XUV spectra on atmospheric escape from a Mars-like planet orbiting inactive low-mass stars2023

    • 著者名/発表者名
      堺正太朗, 中山陽史, 関華奈子, 寺田直樹, 品川裕之, 坂田遼弥, F. Leblanc, D. Brain, 田中高史
    • 学会等名
      第 154 回地球電磁気・地球惑星圏学会 2023 年秋季年会
  • [学会発表] on and magnetic field observations planned by Martian Moons eXploration (MMX)2023

    • 著者名/発表者名
      寺田直樹, 横田勝一郎, 松岡彩子, 村田直史, 桂華邦裕, 原田裕己, 益永圭, 中川広務, 今城峻, 齋藤義文, D. Delcoure, L. Hadid, 二穴喜文, 関華奈子, 浅村和史, 笠原慧, 西野真木, 野村麗子, 原拓也, D. Brain, F. Leblanc, 堺正太朗, 木村智樹, 三宅洋平, 臼井英之
    • 学会等名
      第 154 回地球電磁気・地球惑星圏学会 2023 年秋季年会
  • [学会発表] Remote sensing of near infrared spectral maps on Phobos, Deimos, and Mars by an imaging spectrometer MIRS onboard MMX2023

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, Barucci, Iwata, Nakamura, Tsuchiya, Rees, Bernardi, Fornasier, Doressoundiram, Sawyer, Le Du, Piou, Pons, Donny, Mathe, Kurokawa, Matsuoka, Aoki, MIRS team
    • 学会等名
      第 154 回地球電磁気・地球惑星圏学会 2023 年秋季年会
  • [学会発表] 欧州火星探査衛星TGO/NOMADで観測されたCO・CO2のCおよびO同位体比2023

    • 著者名/発表者名
      塩原輝満恵, 中川広務, 青木翔平, 吉田辰哉, 村田功, 寺田直樹, 笠羽康正, H. F. Janecke, 吉田奈央, G. Liuzzi, A. C. Vandaele, L. Trompet, I. R. Thomas, G. L. Villanueva, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, M. R. Patel, S.Faggi, F. Daerden et al.
    • 学会等名
      第 154 回地球電磁気・地球惑星圏学会 2023 年秋季年会
  • [学会発表] Development of a photochemical model for the impacts of solar energetic particles on prebiotic chemistry on early Mars2023

    • 著者名/発表者名
      中村勇貴, 関華奈子, 堺正太朗, 寺田直樹
    • 学会等名
      第 154 回地球電磁気・地球惑星圏学会 2023 年秋季年会
  • [学会発表] 恒星 XUV スペクトルが及ぼす火星型惑星からの大気散逸への影響2023

    • 著者名/発表者名
      堺正太朗, 中山陽史, 関華奈子, 寺田直樹, 品川裕之, 坂田遼弥, F. Leblanc, D. Brain, 田中高史
    • 学会等名
      日本天文学会 2023 年秋季年会
  • [学会発表] Three-dimensional simulation of the Martian diffuse auroral emission in the crustal magnetic field regions2023

    • 著者名/発表者名
      中村勇貴, F. Leblanc, J. -C. Gerard, L. Soret, 寺田直樹, 中川広務, 堺正太朗, 村瀬清華, 片岡龍峰, D. A. Brain, 関華奈子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2023 年大会
  • [学会・シンポジウム開催] International workshop on space weather and climate at Mars with a focus on Martian aurora 20232023

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公開日: 2024-12-25  

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