画像データ処理とシミュレーションによる氷衛星の火山地形発達史の解析

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天王星の氷衛星、ミランダとアリエルには、幅15-80km深さ1-4kmの地溝の中に連続した線状の地塁の続いている地形が、確認されている。この二重溝地形は、地溝の中央部から線状に噴出した氷が、左右に広がって形成されたと考えられている。この地形から氷衛星進化の重要な要素である噴出氷の粘性率を推定することができる。これまでの研究では、粘性率一定の流体の流れでしかも鉛直方向の構造は考えずに、地形の広がりをもとめている。結果として、地形の縦横比から推定される粘性率は測定されているH_2OとNH_3系の氷の粘性率よりも10^5以上高くなっている。本研究の目的は、画像処理とシミュレーションを通じて、この地形を解析して、噴出氷の粘性率を考察することにある。本年度、グラフィックデータ処理機を購入して、画像処理のシステムを立ちあげた。画像データはNASAで供給されているCDROMを別に購入して、解析を開始した。12月に、アリゾナ大学月惑星研究所を訪問して、画像解析の手法を議論した。画像処理のソフトウエアの一部は、アリゾナ大学から最新版を直接移植した。また、グラフィックデータ処理機をワークステーションや大型計算機の端末として、利用できる環境を設定した。シミュレーションでは、面対称あるいは軸対称モデルで地形変化を記述する陽解法の差分コードでの計算を行い、体積一定の場合、初期条件にかかわらず解析解に収束することを確認した。粘性率の時間変化の効果により、地形の広がりが抑えられることを確かめた。そのため、初期粘性率としては、これまで考えられたよりも1-2桁小さい値をとりうることを示した。