宇宙ダスト生成解明に向けた核生成理論モデルの構築

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は地球・宇宙環境における固体微粒子（ダスト）の生成と進化に関する総合的な描像の構築を目指し、気相からの核生成や凝縮過程を理論モデルや分子シミュレーションを用いて調べている。令和4年度は以下の研究を行った。１．地球の中間圏における雲（夜光雲）の生成過程についての理論的研究を行い、その研究成果が国際雑誌に掲載された。また、地球の夜光雲の生成過程で用いた凝縮・結晶化の理論モデルを、火星大気の中間圏で観測されている雲の形成過程に応用した。核生成の計算を行う際、分子動力学計算や実験の核生成率を再現する高精度の半現象論モデルを用いた。火星大気で起こりうる温度（圧力）、冷却速度をパラメータとして、均質核生成および不均質核生成の凝縮計算を行った。２．実験装置を観測ロケットに搭載して、ガス中の対流の影響が無視できる微小重力下で宇宙ダストの核生成実験が行われた。この観測ロケットにより、シリケート粒子と炭素質粒子の２つの実験が行われ、この実験結果と理論モデルの比較検討を行った。ガス中の温度や濃度の分布が時間変化して微粒子が形成される様子を、光学的な方法によりリアルタイムで観察することにより、核生成時の温度や圧力が測定されており、この実験結果を理論モデルと比較検討した結果、表面張力と付着力を定量的に求めることができた。その結果、付着力は非常に小さく、ダスト生成の効率が低いことが示された。実験では隕石中のプレソーラー粒子に見られる中心に炭化チタンのナノ結晶を持った炭素質の粒子の生成を再現できており、その生成過程についての推定を行った。今回の研究成果は、宇宙ダストの特徴を理論的に説明する方法の確立につながる。