Characterization of close-in rocky exoplanet: Current/past water amount

1、主星近傍の系外岩石惑星の持つ大気スペクトル推定、2、大気観測スペクトル解析方法の開発、主にこの２点についての検討を行った。１の検討では、主星近傍の系外岩石惑星のマグマの組成、特に二酸化炭素や水の割合が大気スペクトルにどのように影響するか調べた。その際、独自に開発したマグマへの二酸化炭素や水の溶け込みを考慮した大気マグマ結合モデルを用い、第１次近似として等温の大気構造を仮定して検討した。特に揮発性の物質である二酸化炭素や水がマグマ中で少ない場合、惑星大気スペクトル中ではSiOやNaなどの岩石蒸気の特徴が支配的になっていた。一方、非常に二酸化炭素や水がマグマ中に多い場合には、二酸化炭素や水の特徴のみが大気スペクトルに現れることを明らかにした。その中間的な量の揮発性の物質がマグマ中に溶け込んでいる場合は、岩石蒸気及び揮発性物質の両方の特徴がスペクトルに現れることがわかった。関連して、本研究者がCo-Iである宇宙望遠鏡JWSTを用いた主星近傍の系外岩石惑星55 Cnc eの大気スペクトル観測が実施された。現在データ解析中であるが、本理論モデル検討と観測の比較から、マグマ中の揮発性元素の制約が期待される。２の検討では、系外岩石惑星の大気を観測スペクトルから理解する上で重要となるスペクトル解析手法を開発した。具体的には、従来の解析方法では物理的根拠なく存在を仮定されていた雲の影響について、雲物理を基にしたモデルを解析手法の中に取り込んだ。本解析手法を用いて擬似観測スペクトルの解析を行ったところ、従来の方法と比べ、雲形成に関連した大気の特徴である温度や凝縮元の気体の情報をより雲物理に則した形でスペクトルから決定できることを示した。本解析手法は、実際の大気スペクトルから主星近傍の系外岩石惑星の水量を制約する際、その精度向上に貢献すると期待される。

1、主星近傍の系外岩石惑星の持つ大気スペクトル推定、2、大気観測スペクトル解析方法の開発、主にこの２点についての検討を行った。１の検討では、主星近傍の系外岩石惑星のマグマの組成、特に二酸化炭素や水の割合が大気スペクトルにどのように影響するか調べた。その際、独自に開発したマグマへの二酸化炭素や水の溶け込みを考慮した大気マグマ結合モデルを用い、第１次近似として等温の大気構造を仮定して検討した。特に揮発性の物質である二酸化炭素や水がマグマ中で少ない場合、惑星大気スペクトル中ではSiOやNaなどの岩石蒸気の特徴が支配的になっていた。一方、非常に二酸化炭素や水がマグマ中に多い場合には、二酸化炭素や水の特徴のみが大気スペクトルに現れることを明らかにした。その中間的な量の揮発性の物質がマグマ中に溶け込んでいる場合は、岩石蒸気及び揮発性物質の両方の特徴がスペクトルに現れることがわかった。関連して、本研究者がCo-Iである宇宙望遠鏡JWSTを用いた主星近傍の系外岩石惑星55 Cnc eの大気スペクトル観測が実施された。現在データ解析中であるが、本理論モデル検討と観測の比較から、マグマ中の揮発性元素の制約が期待される。２の検討では、系外岩石惑星の大気を観測スペクトルから理解する上で重要となるスペクトル解析手法を開発した。具体的には、従来の解析方法では物理的根拠なく存在を仮定されていた雲の影響について、雲物理を基にしたモデルを解析手法の中に取り込んだ。本解析手法を用いて擬似観測スペクトルの解析を行ったところ、従来の方法と比べ、雲形成に関連した大気の特徴である温度や凝縮元の気体の情報をより雲物理に則した形でスペクトルから決定できることを示した。本解析手法は、実際の大気スペクトルから主星近傍の系外岩石惑星の水量を制約する際、その精度向上に貢献すると期待される。