氷衛星の長期進化：氷殻と内部海のカップリング

冰卫星的长期演化：冰壳与内部海洋之间的耦合

基本信息

批准号：
19F19023
负责人：
鎌田俊一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
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：
2019-07-24 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、固体天体の長期進化を解き明かす、1次元ー3次元結合モデルの開発を行った。2年度目は特に1次元モデルと3次元モデルの対比によって、内部の溶融のモデル化手法を検討した。地球などの岩石の天体内部の一部は溶融してマグマが形成され、火山活動などが引き起こされる。一方、氷を主体とする天体では融解によって内部海や内部湖が形成する。このような内部溶融は、天体の熱輸送や物質輸送に大きく影響するため、固体天体進化において重要である。溶融は温度が局所的にソリダスを超える場所で起こるため、本質的に水平不均質を考慮しなくてはならず、3次元数値計算が必須である。しかしそのような計算は非常に計算コストが大きいため、数十億年という長い時間を計算することは非現実的である。したがって、内部溶融はそもそも無視されるか、極めて簡略化されてモデル化されてきた。本研究では、1次元モデルの局所的適用を通して、この課題克服の可能性を探った。まずは第1ステップとして、内部発熱のみの系を考え、3次元計算を再現する1次元計算手法の開発を行った。その際、受入研究者がこれまで発展させてきた混合距離理論モデルを応用した。その結果、対流層の平均温度や最大温度の鉛直分布を1次元計算によって比較的高精度に求めることができ、これらの鉛直分布から溶融量や溶融深さを比較的精度よく求められることができることが分かった。この結果をまとめた論文を執筆した（査読中）。

在这项研究中，我们开发了一个一维三维键模型，该模型揭开了固体天体的长期演变。在第二年，我们检查了内部熔融建模方法，特别是通过比较1维模型和3维模型。岩石内部的一部分，例如地球融化形成岩浆，导致火山活动和其他因素。另一方面，在融化时主要由冰，内海和内湖形成的天体中。这种内部熔化对天体的热量和材料转运具有显着影响，并且对固体天体的进化很重要。由于熔化发生在温度局部高于固相的位置，因此必须在本质上考虑水平不均匀性，而3D数值计算至关重要。但是，这样的计算是极其计算成本，因此计算时间只有数十亿年是不现实的。因此，首先，内部熔化以非常简化的方式被忽略或建模。这项研究探讨了通过局部应用一维模型克服这一挑战的可能性。首先，作为第一步，我们考虑了一个仅生成内部热量并开发出一个一维计算方法的系统，该方法可再现三维计算。目前，我们应用了主机研究人员到目前为止发展的混合范围理论模型。结果，发现可以通过一维计算以相对较高的精度来计算对流层的平均温度和最高温度的垂直分布，并且可以从这些垂直分布中以相对准确的精度来确定熔融量和熔融深度。我写了一篇论文，总结了这些结果（在同行评审中）。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Heat-blanketed convection: numerical simulations and implications for the evolution of the continental lithosphere

热覆盖对流：数值模拟及其对大陆岩石圈演化的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Vilella K.;Choblet G.;Tsao W.‐E.;Deschamps F.;K. Vilella and S. Kamata;K. Vilella and S. Kamata;K. Vilella and F. Deschamps
通讯作者：
K. Vilella and F. Deschamps

Tidally Heated Convection and the Occurrence of Melting in Icy Satellites: Application to Europa