| 研究課題/領域番号 |
26800242
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
濱野 景子 (飯塚景子) 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (40646171)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 地球型惑星 / 初期大気 / 酸化還元度 / マグマオーシャン / 海洋形成条件 |
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| 研究実績の概要 |
前年度までに開発した放射フラックス計算コードを用いて，非灰色大気での放射対流平衡計算を行うモデルを開発した．まず，初期の大気組成が熱進化に与える影響を評価するため，開発したモデルを用いて水素－水蒸気大気の放射対流平衡の構造と放射フラックスを求めた．地表の水蒸気分圧を固定した場合，水素を加えることで断熱温度勾配はきつくなるが，それよりも水蒸気の気柱質量が増加する効果が勝り，正味として温室効果が強くなることがわかった．これは前年度で得た結論を裏付ける．非灰色での放射計算の結果を組み込んだ大気－マグマオーシャンの共進化モデルを行い，石垣島での国際ワークショップで発表を行った．現在，追計算を行い，論文を執筆中である．
またこの検討で，地球を含む，ハビタブルゾーンの内側限界よりも外側に形成した惑星では，形成直後の初期大気を反映し，固化した後の大気組成が様々な酸化還元度を取りうることを明らかにした．そこで放射対流平衡モデルを用いて，水素-水蒸気大気下で海洋が形成する条件を調べた．その結果，2-3barほどの水素が存在することで，古典的なハビタブルゾーンよりも外側の軌道領域で，液体の水が存在できるほど温暖な地表温度が保たれることがわかった．この結果を惑星科学会の秋季講演会で発表した．現在は議論を重ね，論文執筆準備を進めている．
前年度に投稿した原稿の査読事項を修正し，論文はThe Astrophysical Journalに受理された．
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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
前年度までに開発したHITEMP・HITRANを用いた放射フラックス計算のサブルーチンを利用し，Newton法を用いて放射対流平衡にある大気構造を求めるコードの開発は完了した．また，このコードを組み込んで，大気-マグマオーシャンの進化計算を行い，成果を上げられた．
さらに，円盤ガスに接続した惑星大気の構造を計算するために，大気上端での境界条件を変えたテスト計算も終えている．論文執筆と並行し，ガス円盤に囲まれた地球型惑星の大気進化・熱進化を行うための基盤が確立できた．
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| 今後の研究の推進方策 |
まず，円盤散逸後に形成した惑星でのマグマオーシャンと大気の初期進化，および水素-水蒸気大気下での海洋形成条件の検討結果を，それぞれ論文として国際学術誌に投稿する．
次に，水素-水蒸気大気の放射対流平衡計算を行い，大気上端で円盤ガスに接続した大気の構造を理解する．大気上端をヒル半径・ボンディ半径のうち小さい方と一致させ，円盤ガスと同じ組成・圧力を与える．テスト計算では，大気上端から入射するエネルギーフラックス分布が上層大気構造に強く影響することがわかった．よって，まずこの点に着目して精査する．大気の温室効果を評価し，さらに円盤ガスの流入・大気の流出による揮発性元素の交換を議論する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
相関k分布法とNewton法を用いたことにより，放射対流平衡計算の高速化が非常に順調に進んだため，スーパーコンピュータの利用料が今年度は不要となった．所属研究室のノートパソコンが使用可能であったため，ノートパソコンの購入を延期した．また，現在購入したlinux計算機のセットアップ中であり，同計算機に今後インストール予定のソフトウェアの購入費用を次年度に繰り越した．現在執筆中の論文の投稿料も次年度に繰り越した．
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| 次年度使用額の使用計画 |
前年度に購入を見送ったノートパソコン・ソフトウェアの購入に使用する．また，近日中に投稿予定の論文の投稿・掲載料に使用する．
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