2023 Fiscal Year Annual Research Report
地球型惑星の比較に基づく惑星大気・宇宙環境に固有磁場強度が与える影響に関する研究
| Project/Area Number |
20H00192
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
関 華奈子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20345854)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 泰信 国立極地研究所, 共同研究推進系, 教授 (00362210)
桂華 邦裕 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10719454)
平原 聖文 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50242102)
寺田 直樹 東北大学, 理学研究科, 教授 (70470060)
海老原 祐輔 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80342616)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 惑星大気進化 / 宇宙環境 / 固有磁場 / ハビタブル惑星 / 大気散逸 / 内部磁気圏 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、大気を持つ地球型惑星の比較に基づき、惑星大気・宇宙環境の理解に向けた２つの重要な要素（宇宙空間への大気散逸と内部磁気圏の形成）に、固有磁場強度が与える影響を解明することを目的としている。そのために、独自の多成分MHDモデルと内部磁気圏モデルを観測との比較を通して改良するとともに、多流体MHDモデルを新たに開発した。最終年度の2023年度には以下のような主な成果が得られ、固有磁場強度の磁気嵐や電離大気散逸に与える影響に対する重要な知見が得られ、M型星まわりの系外惑星の大気散逸研究への応用などに発展した。
・開発した多流体MHDモデルを用いた研究によって、電離圏イオン流出を主とする分子イオンの散逸が従来の研究で用いた多成分MHDモデルでは過小評価されており、特に固有磁場強度が強い場合には3桁ほど分子イオンの散逸率が増大することが明らかとなった。このことは、強い固有磁場を保持する惑星からの電離大気散逸に対しては、少なくとも多流体MHDモデルが必要であることを示唆している。
・地球磁気研でイオンを加速するBBELF波動の強度について、FAST衛星のデータ解析で磁気嵐時のカスプの高度4000 km付近での加速イオンと同時にイオンサイクロトロン周波数付近に見られる低周波広帯域の波動強度を明らかにするとともに、EISCATレーダーの長期間観測データを用いて、磁気嵐時の分子イオン上昇流の統計解析を実施し、電子降下と対流電場上昇の２つのメカニズムの発動条件を明らかにした。
・プラズマ圏モジュールを追加した内部磁気圏結合モデルを用いた数値実験により、惑星起源低エネルギーイオンプラズマのつくる急激な密度勾配にともなってULF波動が励起することが示された。また、固有磁場が弱まった場合の磁気嵐への影響を調べ、地上で観測される磁気嵐の規模は大きく、時定数は短くなることが示された。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
-
-
[Journal Article] Direct evidence of drift窶芯ompressional wave generation in the Earth's magnetosphere detected by Arase2024
Author(s)
Yamamoto, K., Rubtsov, A. V., Kostarev, D. V., Mager, P. N., Klimushkin, D. Yu., Nosテゥ, M., et al.
-
Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 51
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Characteristics of plasma boundaries with large density gradients and their effects on Kelvin窶滴elmholtz instability2024
Author(s)
Seki, K., Y. Matsumoto, N. Terada, T. Hara, D. A. Brain, H. Nakagawa, J. P. McFadden, J. S. Halekas, S. Ruhunusiri, D. L. Mitchell, L. Andersson, J. R. Espley, D. N. Baker, J. G. Luhmann, and B. M. Jakosky
-
Journal Title
Frontiers in Astronomy and Space Sciences
Volume: 11
Pages: accepted
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] On the periodic variation of the ion density in the Martian dayside ionosphere during the regional dust storm in September 20162024
Author(s)
Hara, T., K. Masunaga, N. Terada, S. Sakai, T. Osanai, K. Seki., C. M. Fowler , K. G. Hanley, J. P. McFadden, and S. M. Curry
-
Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 129
Pages: e2023JA031848
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Photochemical and radiation transport model for extensive use (PROTEUS)2023
Author(s)
Nakamura, Y., N. Terada, S. Koyama, T. Yoshida, H. Karyu, K. Terada, T. Kuroda, A. Kamada, I. Murata, S. Sakai, Y. Suzuki, M. Kobayashi, F. Leblanc
-
Journal Title
Earth, Planets and Space
Volume: 75
Pages: 140
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Numerical prediction of changes in atmospheric chemical compositions during a solar energetic particle event on Mars2023
Author(s)
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
-
Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: e2022JA031250
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Effects of cold plasma on the excitation of internally driven ULF waves by ring current ions based on the magnetosphere-ionosphere coupled model2023
Author(s)
Yamakawa, T., Seki, K., Amano, T., Miyoshi, Y., Takahashi, N., Nakamizo, A., and Yamamoto, K.
-
Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: e2023JA031638
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Study of atmospheric ion escape from exoplanet TOI-700d: Venus analogs2023
Author(s)
Nishioka, T., Seki, K., Sakata, R., Yamamoto, K., Terada, N., Sakai, S., H. Shinagawa and A. Nakayama
-
Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: e2023JA031405
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
