大気の無い惑星模擬表層の熱慣性測定：惑星リモートセンシングへの応用

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26287108
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 岡田 達明 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (30321566)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 熱慣性 / 空隙率 / 熱伝導 / 小惑星 / 熱撮像 / はやぶさ２ / TIR / ラフネス

研究実績の概要

本年度は主に、小惑星探査機「はやぶさ２」による小惑星リュウグウの熱撮像観測の結果から得られた温度プロファイルに対し、リュウグウ表面の熱慣性の算出にこれまでの知見を応用した。リュウグウの表面は石質隕石（炭素質コンドライト）と同程度の熱慣性と推定していたが、非常に低い値（0.5倍以下）であることが判明した。これは、リュウグウの表層が極めて高い空隙率を有することが分かった。特に表層の巨大な岩塊の大部分も同様に空隙率が高いことが分かり、かつての母天体内部構造がそもそも高い空隙率を保持していたことを意味する。母天体（あるいは太陽系初期の微惑星）は圧密がなされず、高い空隙率を保持していたこと、機械強度が脆弱であり、惑星形成時の衝突合体や破壊過程にとって重要な知見につながる情報が得られた。
リュウグウの表層が空隙率が高く、非常に凹凸に富み、かつ砂礫質のレゴリスがないことから、過去の小惑星熱モデルは誤りであり、見直しが必要であることが判明した。「はやぶさ２」では様々な高度、太陽角において熱撮像を実施しており、各条件での観測に合致する条件を確認すべく、ラフネスパラメータ（熱モデルのノードの平均傾斜角分布に相当）と熱慣性の組み合わせを求めた。その結果、非常にラフネスが大きい（0.4）条件で、熱慣性が200～300[J/m^2/J/s^0.5]の場合に比較的よく合うことが分かった。「はやぶさ２」搭載の着陸機による表層観測の結果と類似しており、熱撮像が遠隔的に表層状態を推定できる強力なツールであることを確認することができた。今後の惑星探査においても重要な観測機器になりうることを証明した。本年度の研究では、主に研究集会への参加費・旅費に多くの予算を割いたほか、真空中での熱物性を評価するための真空材料の購入にも経費を使用している。その研究結果は事後になるが継続して進める予定である。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] コードダジュール天文台/宇宙天体物理学研究所（IAS）(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: コードダジュール天文台/宇宙天体物理学研究所（IAS）
• [国際共同研究] ドイツ航空宇宙センター（DLR）/マックスプランク地球外物理学研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ドイツ航空宇宙センター（DLR）/マックスプランク地球外物理学研究所
• [国際共同研究] スターリング大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: スターリング大学
• [雑誌論文] Hayabusa2 arrives at the carbonaceous asteroid 162173 Ryugu?A spinning top?shaped rubble pile (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S.、Hirabayashi M.、Hirata N.、Okada T.、 et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 464 ページ: 268～272
  • DOI: 10.1126/science.aav8032
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugita S.、Honda R.、Morota T.、Kameda S.、Sawada H.、Tatsumi E.、Yamada M.、Honda C.、Yokota Y.、Kouyama T.、Sakatani N.、Ogawa K.、Suzuki H.、Okada T.、Namiki N.、Tanaka S.、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 464 ページ: 273-275
  • DOI: 10.1126/science.aaw0422
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Earth and moon observations by thermal infrared imager on Hayabusa2 and the application to detectability of asteroid 162173 Ryugu (2018)
  • 著者名/発表者名: Okada Tatsuaki、Fukuhara Tetsuya、Tanaka Satoshi、Taguchi Makoto、Arai Takehiko、Senshu Hiroki、Demura Hirohide、Ogawa Yoshiko、Kouyama Toru、Sakatani Naoya、Takita Jun、Sekiguchi Tomohiko、Helbert Jorn、Mueller Thomas G.、Hagermann Axel
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 158 ページ: 46～52
  • DOI: 10.1016/j.pss.2018.05.007
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] The first global thermal images of asteroid 162173 Ryugu by Hayabusa2 (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Fukuhara, S. Tanaka, M. Taguchi, T. Arai, H. Senshu, N. Sakatani, Y. Shimaki, H. Demura, Y. Ogawa, K. Suko, T. Sekiguchi, T. Kouyam, J. Takita, T. Matsunaga, T. Imamura, T. Wada, S. Hasegawa, J. Helbert, T.G. Mueller, A. Hagermann, J. Biele, M. Grott, M. Hamm, M. Delbo
  • 学会等名: 3rd Thermal Models for Planetary Science (TherMoPS III)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-resolved thermographic observation of craters and boulders on Ryugu (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Sakatani, S. Tanaka, T. Okada, H. Senshu, Y. Shinaki, T. Arai, T. Fuhuhara, et al.
  • 学会等名: 3rd Thermal Models for Planetary Science (TherMoPS III)
  • 国際学会
• [学会発表] Global thermal inertia and surface roughness of asteroid Ryugu by TIR on Hayabusa2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimaki, H. Senshu, N. Sakatani, T. Okada, T. Fukuhara, S. Tanaka, T. Arai, H. Demura, K. Suko
  • 学会等名: 3rd Thermal Models for Planetary Science (TherMoPS III)
  • 国際学会
• [学会発表] THERMAL IMAGING OF C-TYPE NEAR EARTH ASTEROID 162173 RYUGU BY THERMAL INFRARED IMAGER TIR ON HAYABUSA2 (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Fukuhara, S. Tanaka, M. Taguchi, T. Arai, N. Sakatani, Y. Shimaki, H. Senshu, et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference (LPSC2019)
  • 国際学会
• [学会発表] SURFACE ROUGHNESS AND THERMAL INERTIA OF ASTEROID RYUGU INFERRED FROM TIR ON HAYABUSA2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimaki, H. Senshu, N. Sakatani, T. Fukuhara, S. Tanaka, T. Arai, H. Demura, K. Suko, T. Okada
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference (LPSC2019)
  • 国際学会
• [学会発表] SURFACE PHYSICAL CONDITION OF ASTEORID RYUGU USING CLOSE-UP OPTICAL AND THERMAL IMAGES (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Sakatani, , S. Sugita, R. Honda, T. Morota, M. Yamada, S. Kameda, E. Tatsumi, Y. Yokota, T. Kouyama, H. Suzuki, C. Honda, M. Hayakawa, Kwa, A. Miura, T. Okada, S. Tanaka, H. Senshu, et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference (LPSC2019)
  • 国際学会
• [学会発表] OSIRS-REx@Bennu and Hayabusa2@Ryugu: thermal modelling of sample return mission target asteroid (2018)
  • 著者名/発表者名: Delbo, Marco ; Walsh, Kevin ; Okada, Tatsuaki ; Tanaka, Satoshi ; Sakatani, Naoya ; Senshu, Hiroki ; Bibring, Jean-Pierre
  • 学会等名: Eurpean Planetary Science Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal Infrared Observations of C-type Asteroid 162173 Ryugu by Hayabsua2 (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Fukuhara, S. Tanaka, M. Taguchi, T. Arai, H. Senshu, N. Sakatani, Y. Shimaki, H. Demura, et al.
  • 学会等名: 50th Annual Division for Planetary Sciences Meeting (DPS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] First Global Thermal Images of Asteroid 162173 Ryugu and Implications to Its Surface Thermal Inertia, Grain Size and Roughness (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Fukuhara, S. Tanaka, M. Taguchi, T. Arai, H. Senshu, N. Sakatani, Y. Shimaki, H. Demura, et al.
  • 学会等名: 6th Symposium on Solar System Materials (HAYABUSA2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermo-physical properties of asteroid 162173 Ryugu by TIR on Hayabusa2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuaki Okada, Tetsuya Fukuhara, Satoshi Tanaka, Makoto Taguchi, Takehiko Arai, Hiroki Senshu, Naoya Sakatani, Yuri Shimaki, Hirohide Demura, et al.
  • 学会等名: AGU Fallmeeting
  • 国際学会
• [学会発表] Local Thermal Properties of Asteroid Ryugu observed with Thermal Infrared Imager onboard Hayabusa2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Arai, Tatsuaki Okada, Tetsuya Fukuhara, Satoshi Tanaka, et al.
  • 学会等名: AGU Fallmeeting
  • 国際学会
• [備考] https://planetb.sci.isas.jaxa.jp/~okada/
• [備考] http://www.darts.isas.jaxa.jp/
• [備考] http://www.isas.jaxa.jp/missions/