2018 Fiscal Year Research-status Report
Constructing the model for a stability and evolution of the subsurface ocean in icy bodies
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17K05635
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木村 淳 大阪大学, 理学研究科, 助教 (00536138)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 衛星 / 内部構造 / 生命 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
氷天体における地下海の誕生から現在までの進化を説明するために，前年度に構築した内部熱輸送とH2Oの固液状態変化考慮した数値モデルとその基礎計算を踏まえ，冥王星を対象とした数値実験を様々な条件下で行った．
具体的には，質量と平均密度の制約下で許容される範囲で岩石とH2Oの質量比を変化させた内部構造（内部の岩石核と外層のH2O殻）をモデル化し，初期のH2O殻を全溶融と全固化の2極端状態を想定した．岩石核には，熱源としての長寿命放射性同位体をCIコンドライト的な濃集度と普通コンドライト的な濃集度を仮定し，46億年間の内部温度分布の進化と地下海の生成・消滅を含めた厚さの変化を追跡した．岩石核は，その密度が高いほど核半径が小さくなる．特に岩石密度が3.5g/cc以上の場合には，H2O殻の下部で高圧相氷が出現する圧力範囲に達する．H2O殻はそれが固体である場合の粘性率が熱輸送を強く律速するため，5桁ほどの幅を持ったパラメタスタディを行った．
その結果，計算開始から46億年経った時点（すなわち現在）の地下海の厚さは，氷の粘性率が高い（氷地殻の熱輸送効率が低い）ほど大きくなり，CIコンドライト的な放射性同位体濃集度よりも普通コンドライト的なそれの方が50kmほど厚くなることが分かった．また，H2O殻の初期状態には依存しないことも分かった．さらに，地下海にアンモニアが溶存したケースも考慮したところ，アンモニアが溶存しない場合に46億年後には地下海が存在しない（H2O殻が全固化している）ケースでも，1質量%でも溶存していればその融点降下の効果によって地下海が維持されることが分かった．これらの結果は国際学会で発表し，査読付き欧文誌に投稿して現在改訂中である．
また，本研究を含めた議論の場として「衛星系形成研究会」を前年までと同様に継続開催した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請額と支給額の差違から，当初予定していたものよりも性能を下げ安価な計算機を購入する必要が生じたため，計画段階で想定していた進化ステージの一部（特に微惑星から衛星集積完了までの段階）の考察を省略しているが，それを初期H2O層の固液状態の違いとして取り扱うことでカバーし，現状ではほぼ遅滞なく研究が進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
現状はおおむね順調に進展しているので，今後も計画通りに研究を推進していく．上に述べた，申請時よりも性能の低い計算機を用いている影響は，パラメタスタディを行う際に多少の制約を生じさせる可能性があるものの，計画の全体像に修正を迫るようなインパクトは見込まれない．
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Research Products
(24 results)
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[Journal Article] The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes2019
Author(s)
Seiji Sugita, R. Honda, T. Morota, S. Kameda, H. Sawada, E. Tatsumi, M. Yamada, C. Honda, Y. Yokota, T. Kouyama, N. Sakatani, K. Ogawa, H. Suzuki, T. Okada, N. Namiki, S. Tanaka, Y. Iijima, K. Yoshioka, M. Hayakawa, Y. Cho, M. Matsuoka, N. Hirata, N. Hirata, H. Miyamoto, Jun Kimura
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Journal Title
Science
Volume: 17
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Global classification of lunar reflectance spectra obtained by Kaguya (SELENE): Implication for hidden basaltic materials2019
Author(s)
Makoto Hareyama, Y. Ishihara, H. Demura, N. Hirata, C. Honda, S. Kamata, Y. Karouji, Jun Kimura, T. Morota, H. Nagaoka, R. Nakamura, S. Yamamoto, Y. Yokota and M. Ohtake
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Journal Title
Icarus
Volume: 321
Pages: 407,425
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Science Objectives of the Ganymede Laser Altimeter (GALA) for the JUICE mission2018
Author(s)
Jun Kimura, H. Hussmann, S. Kamata, K. Matsumoto, J. Oberst, G. Steinbrugge, A. Stark, K. Gwinner, S. Oshigami, N. Namiki, K. Lingenauber, K. Enya, K. Kuramoto, and S. Sasaki
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Journal Title
Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences
Volume: 17
Pages: 234,243
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Feasibility of the exploration of the subsurface structures of Jupiter's icy moons by interference of Jovian hectometric and decametric radiation2018
Author(s)
Atsushi Kumamoto, Y. Kasaba, F. Tsuchiya, H. Misawa, H. Kita, W. Puccioy, J.-E. Wahlundy, J. Bergmany, B. Cecconi, Y. Gotox, Jun Kimura
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Journal Title
Planetary Radio Emissions VIII
Volume: -
Pages: 127,136
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The Ganymede Laser Altimeter (GALA) for ESA’s Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Mission2018
Author(s)
Hauke Hussmann, Kay Lingenauber, Reinald Kallenbach, Jurgen Oberst, Keigo Enya, Masanori Kobayashi, Noriyuki Namiki, Jun Kimura, N. Thomas, L. Lara, Gregor Steinbrugge, Alexander Stark, Fabian Luedicke, Thomas Behnke, Christian Althaus, Simone Del Togno, Belinda Borgs, Harald Michaelis, Judit Janchen
Organizer
EPSC 2018
Int'l Joint Research
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