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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's multi-component MHD multi-component MHD certificate and pilot study results were combined.せて, Different なる Solar XUV radiation and solar wind conditions であっても, Intrinsic magnetic field によるMagnetic 気Pressure and solar wind dynamic pressure and pressure force ratio are used and the inherent magnetic field is used to ionize and dissipate large amounts of water (イオできることを明らかにした (Sakata et al., 2022, JGR).また, last year's までに3-dimensional version was completed, させた新しいmulti-fluid MHD モデルについて,モデル検证の一环として前モデルBATS-R-USとのComparison 検证を行った. Currently, the multi-component MHD シミュレーションを行ったところ, the induced magnetism し圏やionization pol⁮ structure, and the origin of the planet are the イオンのdissipation rate など under certain conditions of Mars. Calculation results are consistent and accurate, and new ones are the same as those of new ones.でSolar Wind・Mars Electromagnetic Circle シミュレーションを行えることをconfirmationできた.これをStep on the まえて新モデルにbasedづいたPrimitive Mars におけるイオンdispersion process についての研究を行った. The inherent magnetic field strength is different and the complex number is multi-fluid and multi-component.従来のモデルでは小 comment価されていたionization圏アウトフローが新モデルでは大きく Strengthened されており、Strong eigenmagnetic field を scenario The source of the したケースでは星イオン (acid atom イオン, acid molecule イオン, di-acid carbon イオン) has a dissipation rate of 1 が or more. The strong inherent magnetic field of the ancient Mars is maintained, the dissipation process of the planet is maintained, and the ionization circle is studiedフローをよりCorrect performanceできるMulti-fluid MHDシミュレーションによる検证がessentialであることをshowした. The above-mentioned academic paper is based on the research results of the author and is currently being written.