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Elucidating the evolution of the surface environments of terrestrial planets by modeling atmospheric chemistry and elemental cycling

通过模拟大气化学和元素循环来阐明类地行星表面环境的演变

基本信息

批准号：
21K13976
负责人：
黒川宏之
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、まず第一に、大気化学と元素循環による地球大気と表層水量進化を解明すること、第二に、太陽系外ハビタブル惑星の大気・表層水量進化の多様性を理論予想することである。1年目には大気化学と元素循環の理論モデル開発を行った。2年目となる本年度は、初期地球記録との比較から地球進化を再現するパラメータを制約することを目的としていた。研究はおおむね予定通り進展している。研究成果としては、1年目に開発した大気化学・炭素循環モデルを用いて幅広いパラメータ範囲についてシミュレーションを行うことで、地球の硫黄同位体記録の示す約25億年前の大酸化イベント以前の還元的大気環境を再現するパラメータ範囲を制約した。具体的には、マグマオーシャン固化時の大気/マントル炭素分配比を制約した。初期大気炭素量が多いほど、マグマオーシャン期から残存した還元的大気が長期間残り、適切なパラメータのもとでは大酸化イベントの時期まで持続することがわかった。この成果について論文にまとめており、2023年度に投稿・出版する予定である。また、3年目に予定していた系外ハビタブル惑星を想定した研究についてもすでに研究成果を得ている。具体的には、M型星（太陽より低温で暗い恒星）の周りを公転する惑星においては、還元的大気が長期間持続することを突き止めた。これは恒星の放射スペクトルの違いが大気化学に、ひいては炭素循環に影響するためである。この成果についても2023年度に投稿・出版する予定である。

The purpose of this study is to understand the evolution of water content in the earth's atmosphere and surface layer in the first and second phases of the chemical cycle of the elements, and to predict the diversity of water content evolution in the atmosphere and surface layer in the second and outer solar systems. 1 year ago, the theory of chemical and elemental cycles was developed. This year's goal is to compare the initial Earth records and to constrain the evolution of the Earth. The study is scheduled to progress. The results of this research have been developed in the past one year, and the application of large scale chemical and carbon cycles has been studied. The sulfur isotope records of the earth show that the large scale chemical and carbon cycles of about 2.5 billion years ago have been controlled by the large scale environment before the large scale acidification. The specific carbon distribution ratio during solidification is restricted. In the initial stage, the amount of carbon is increased, and the period of residual carbon is increased. In the long term, the amount of residual carbon is increased, and the period of residual carbon is increased. The results of this paper will be published in 2023. 3 years ago, the project was finalized and the research results were obtained. The specific type of star (sun, low temperature, dark star) is the cycle of the star, and the large star of the return element is the long-term duration of the star. The radiation from the stars is not stable. The results of this project will be published in 2023.