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The Origin of Water and Atmospheric Composition of Terrestrial Planets: Effects of Impact-Induced Atmospheric Erosion and Element Partitioning during the Accretion

类地行星水和大气成分的起源：撞击引起的大气侵蚀和吸积过程中元素分配的影响

基本信息

批准号：
19J21445
负责人：
櫻庭遥
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽系の地球型惑星の中でも灼熱乾燥の金星と温暖湿潤な地球、寒冷乾燥の火星はまるで異なる表層環境を持つ。本研究課題の目的は惑星集積・分化過程においてどのようにコア・マントル中の揮発性元素量、大気組成、表層水量が決定されたのかを明らかにすることで地球型惑星の表層環境の起源を解明することである。本研究課題で中心的に取り組んできた地球揮発性元素組成の起源に関する研究成果を論文にまとめ国際学術雑誌 Scientific Reportsより出版した。本論文では昨年度までに構築した地球集積期の主要揮発性元素存在量進化の理論モデルを用いて、地球の全集積過程に渡る揮発性元素の獲得・分配・散逸過程の振る舞いを調べた。計算の結果、地球の構成材料となったと考えられるコンドライト母天体に対し相対的に炭素や窒素に枯渇した現在の地球の揮発性元素組成は、集積過程において炭素は主に金属コアへ分配され、窒素は主に後期天体集積期の衝突に伴う大気散逸によって宇宙空間へ失われたことによって説明できることを示した。最終年度である令和３年度は、任意の軌道・サイズを持つ地球型惑星の集積進化を追跡できるよう、マグマオーシャンの熱進化モデルを新たに構築した。このモデルは惑星集積期に形成されるマグマオーシャンが様々なタイムスケールで固化する過程での表層・内部リザーバ間元素分配計算を可能にする。特にマグマオーシャンの冷却速度は惑星軌道に強く依存するため、様々な軌道を持つ惑星の初期進化を理解するため非常に重要である。我々は、地球型惑星集積期に惑星に出入りする熱収支を考慮し、各時刻のマグマオーシャン深さを計算する内部構造進化モデルを完成させた。このモデルを用いて地球型惑星集積期における水や炭素、窒素など惑星表層環境を決定づける揮発性元素の供給・分配・散逸の振る舞いを詳細に調査し、結果については現在論文にまとめて投稿準備中である。

Among the earth-type planets in the solar system are Venus, which is hot and dry, and Earth, which is warm and moist, and Mars, which is cold and dry, has a different surface environment. The purpose of this research project is to determine the amount of volatile elements and the composition of large amounts of volatile elements in the planetary aggregation and differentiation process. The amount of surface water determines the origin of the surface environment of Earth-type planets. The centerpiece of this research topic is the origin of the earth's volatile element composition, the origin of the composition of the volatile elements, and the research results are published in the International Academic Journal Scientific Reports. The purpose of this paper is to construct a theory of the evolution of the abundance of major volatile elements during the earth's accumulation period last year. Use the いて, the earth's full integration process, and the acquisition, distribution, and dissipation process of volatile elements. Calculation results, the Earth's constituent materials and the earth's constituent materials The corresponding carbon and element elements are the current composition and accumulation process of the volatile elements of the earth.いてcarbonsu は主にmetal コアへdistribution され, suffocating element lord のconflict mate in the late celestial body accumulation period The big 気 dissipation is the space of the universe and the universe is lost and the space is lost. The collection of the final year's Reiwa 3rd year, any orbit, and Earth-type planets held by any orbit Evolution を trace できるよう, マグマオーシャンのheat evolution モデルを新たにconstruct した. The formation of このモデルは During the accumulation period of されるマグマオーシャンが様々なタイムスケIt is possible to calculate the distribution of elements between the surface layer and the inner surface of the curing process. It is very important to understand the cooling speed of the special orbit, the strong dependence of the orbit, and the initial evolution of the orbit. I have calculated the internal structure evolution of the earth-type planets during the accumulation period of the earth-type planets, and the calculation of the internal structure evolution of each time. Volatile elements are determined by the surface environment of the earth-type planet, which contains water, carbon, and sulfide. Detailed investigation of supply, distribution and dissipation of the vibration dance and the results are now in preparation for submission of the paper.