Evolution of early-Earth atmophere with reduced chemical compositions

水素とメタンを主成分とする還元型初期地球原始大気の進化モデルの構築を進めた。還元型原始大気の組成進化は、水素分子など軽分子の宇宙空間への散逸と、光化学反応によって駆動される。メタンを出発物質とする炭化水素の重合化と水酸基ラジカルとの反応による酸化の分岐比を正しくモデル化するため、光化学過程を駆動する紫外光の放射伝達モデルを、既存研究では無視されていたC2化合物を含む多分子種による吸収を忠実に取り込み改良した。その結果、エタンやアセチレンなどC2化合物が、水蒸気の光分解を引き起こす波長帯の紫外光を効率的に吸収し、水酸基ラジカルの生成とこれに続く炭化水素の酸化を阻害することが明らかになった。これによって、炭化水素の重合化が卓越するようになる。さらに、還元的な化学組成の原始大気の寿命を従来の推定よりも大幅に延ばし、シアン化水素やホルムアルデヒドなど、生命の材料となる有機分子の原料化合物の生成を促進する効果があることが分かった。大気散逸モデルについては、放射活性分子種を含む原始大気の放射冷却効果によって、水素散逸が著しく抑制されることをこれまでに明らかにしたが、炭素化合物の散逸が完全に停止する条件で、数値解が安定的に得られない問題が残っていた。この原因について解析を進め、初期条件や境界条件の置き方、定常解に到達するまでの計算ステップなどを全面的に見直し、数値計算を安定して行うための指針を整理し、試行計算に着手した。

水素とメタンを主成分とする還元型初期地球原始大気の進化モデルの構築を進めた。還元型原始大気の組成進化は、水素分子など軽分子の宇宙空間への散逸と、光化学反応によって駆動される。メタンを出発物質とする炭化水素の重合化と水酸基ラジカルとの反応による酸化の分岐比を正しくモデル化するため、光化学過程を駆動する紫外光の放射伝達モデルを、既存研究では無視されていたC2化合物を含む多分子種による吸収を忠実に取り込み改良した。その結果、エタンやアセチレンなどC2化合物が、水蒸気の光分解を引き起こす波長帯の紫外光を効率的に吸収し、水酸基ラジカルの生成とこれに続く炭化水素の酸化を阻害することが明らかになった。これによって、炭化水素の重合化が卓越するようになる。さらに、還元的な化学組成の原始大気の寿命を従来の推定よりも大幅に延ばし、シアン化水素やホルムアルデヒドなど、生命の材料となる有機分子の原料化合物の生成を促進する効果があることが分かった。大気散逸モデルについては、放射活性分子種を含む原始大気の放射冷却効果によって、水素散逸が著しく抑制されることをこれまでに明らかにしたが、炭素化合物の散逸が完全に停止する条件で、数値解が安定的に得られない問題が残っていた。この原因について解析を進め、初期条件や境界条件の置き方、定常解に到達するまでの計算ステップなどを全面的に見直し、数値計算を安定して行うための指針を整理し、試行計算に着手した。