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Study on ion escape mechanism from ancient Mars based on magnetohydrodynamic simulation

基于磁流体动力学模拟的古火星离子逃逸机制研究

基本信息

批准号：
21J11483
负责人：
坂田遼弥
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度から行っていた多成分MHDモデルによる検証と先行研究の結果を合わせて、異なる太陽XUV放射・太陽風条件下であっても、固有磁場による磁気圧と太陽風動圧の圧力比を用いることによって固有磁場が電離大気散逸（イオン散逸）に与える影響を統一的に記述できることを明らかにした（Sakata et al., 2022, JGR）。また、昨年度までに3次元化を完了させた新しい多流体MHDモデルについて、モデル検証の一環として先行モデルBATS-R-USとの比較検証を行った。現在火星を想定した条件下での多成分MHDシミュレーションを行ったところ、誘導磁気圏や電離圏の構造、惑星由来イオンの散逸率など計算結果が良く一致しており、新モデルが先行モデルと遜色ない精度で太陽風・火星電磁圏シミュレーションを行えることを確認できた。これを踏まえて新モデルに基づいた太古火星におけるイオン散逸過程についての研究を行った。固有磁場強度の異なる複数のケースについて多流体・多成分MHDシミュレーションを行い、固有磁場強度の影響および多流体化の影響を検証した。従来のモデルでは過小評価されていた電離圏アウトフローが新モデルでは大きく強化されており、強い固有磁場を想定したケースでは惑星由来イオン（酸素原子イオン、酸素分子イオン、二酸化炭素イオン）の散逸率が1桁以上増加した。太古火星などの強い固有磁場を保持する惑星でのイオン散逸過程を研究するうえでは、電離圏アウトフローをより正確に表現できる多流体MHDシミュレーションによる検証が必要であることを示した。以上にまとめた研究成果についての学術論文を現在執筆している。

Last year, we conducted a study of multi-component MHD radiation. The results showed that under the condition of high concentration of XUV radiation, the results of the first study were combined. The force of the inherent magnetic field is different from that of the conventional magnetic field, which is the same as that of the conventional magnetic field (Sakata et al). 2022, JGR). Last year, we finished the three-dimensional transformation of multi-fluid MHD. The first step is the first step, and the first step is BATS-R-US. Now, under the condition of Mars, multi-component MHD, magnetic field, emission rate, emission rate, accuracy, accuracy, This is the first step in the development of the Swire Martian environment, the escape process, the research and development process. The inherent magnetic field strength is different from that of the multi-fluid and multi-component MHD. The inherent magnetic field strength is different from that of the multifluidization. In recent years, it is necessary to increase the emission rate of more than 1 in the presence of acid atoms, acid molecules, and carbon diacids. it is important to strengthen the inherent magnetic properties, such as the origin of the stars (acid atoms, acid molecules, carbon diacid). Swire Mars has a strong inherent magnetic field to maintain the inherent magnetic field. The process of escape has been studied, and the performance of multi-fluid MHD has been correctly demonstrated. The above research results and academic papers are now being carried out.