New isotope obervations of Mars atmsopheric evolution: International collaboration of European and Japanese Mars exploration missions

火星大气演化的新同位素观测：欧洲和日本火星探测任务的国际合作

• 批准号: 22KK0044
• 负责人: 中川 広務
• 金额: $ 12.81万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0044/
• 关键词: 火星; 同位体; 進化; 水; 大気; 大気進化; 観測

「火星は生命を保持しうる惑星環境だったのか」という学術的問いに答えることを目的とし、全く新しい2つの同位体分析手法を用いて過去に保有した水と大気量を明らかにする。独自の火星大気一次元光化学モデルを開発し、従来研究が考慮に入れていなかった光解離による同位体分別に着目した。その結果、CO中の炭素同位体13Cが170‰も枯渇することを示唆した。これは従来考えられてきた同位体分別効果よりも桁で大きな影響を与えうる驚くべき結果であり、15%も大気消失量推定値を下方修正する。この成果は、査読付き学術雑誌に出版済みである。また、欧州火星探査衛星TGO搭載赤外分光器NOMADを用いて、同位体導出に最適な波長域・吸収線を注意深く選定し、放射伝達コードによるリトリーバル手法を確立した。その結果、高度20-50kmのCO中の炭素同位体比の導出に成功し、強い13C枯渇を示唆したことは我々のモデル結果を支持する結果であった。この成果は、査読付き学術雑誌に投稿され、現在査読中である。海外共同研究者代表AnnC Vandaeleを東北大学に招聘し、NOMADデータ解析と数値モデル予測結果との定量的な比較議論を行ったとともに、海外共同研究者らを招聘し、NOMADサイエンスチーム会合を国内松島で開催、NOMADチームメンバーに広く本研究をアピールするとともに大学生らを交えた議論を推進することができた。MMX搭載質量分析器MSAの開発ならびに観測運用検討も計画通りに進んでいる。MSAとNOMADの観測結果を結合するための電磁流体モデルの開発も順調に進み、次年度の論文化を目指す。同位体分別に影響を与える表層付近の水やりとりの研究も成果があがりつつあり、次年度のモデル結合を目指す。一連の成果は、国内外の学術会議にて成果報告がなされている。

"Martian life is preserved and the planetary environment is preserved." The academic question is answered and the purpose is completely new. The isotope analysis method is used in the past to preserve the water and the large amount of water. The first phase of the solar photochemistry of Mars was developed and studied separately. As a result, carbon isotope 13C in CO is 170‰ higher than that in CO, and carbon isotope 13C in CO is 170‰ higher than that in CO. The results of these tests are as follows: 15% of the total number of isotopes lost is estimated to be less than the total number of isotopes lost. The results of this research are published in the journal of academic research. NOMAD, an infrared spectrometer on board the European Mars Exploration Satellite TGO, is used to derive the optimum wavelength range, absorption line, and radiation detection method. The results show that the carbon isotope ratio in CO at the height of 20-50km is successfully derived, and the results are supported by the strong 13C temperature. The results of this research are as follows: 1. The contribution of academic journals is as follows: 2. The research results are as follows: 1. Overseas co-investigator representative AnnC Vandaele is invited to Tohoku University, NOMAD data analysis, numerical value analysis, quantitative comparison of prediction results and discussion, overseas co-investigator recruitment, NOMAD data analysis, quantitative comparison of prediction results and discussion, NOMAD data analysis, quantitative comparison of prediction results and quantitative comparison of prediction results. MMX is equipped with mass analyzer MSA, which is used to measure the development and progress of the project. MSA and NOMAD test results are combined to provide guidance for the development of electromagnetic fluids in the next year. Isotope impact and surface layer close to the water, research results, next year's combination of indicators A series of achievements and academic conference results at home and abroad are reported.

项目成果

Diurnal variation of water vapor due to the regolith-atmosphere exchange simulated in a Mars Global Climate Model (MGCM)

火星全球气候模型 (MGCM) 模拟的风化层-大气交换导致水蒸气的日变化

• 发表时间: 2022
• 作者: Mirai Kobayashi;Takeshi Kuroda;Arihiro Kamada;Hiroyuki Kurokawa;Shohei Aoki;Hiromu Nakagawa and Naoki Terada
• 通讯作者: Hiromu Nakagawa and Naoki Terada

Photolysis-induced carbon isotopic fractionation of CO in the Martian atmosphere

火星大气中二氧化碳的光解诱导碳同位素分馏

• 发表时间: 2023
• 作者: 吉田辰哉;青木翔平;上野雄一郎;寺田直樹;中村勇貴;塩原輝満恵;吉田奈央;中川広務;堺正太朗;小山俊吾
• 通讯作者: 小山俊吾

Internal collaboration of European and Japanese Mars exploration missions

欧洲和日本火星探测任务的内部合作

• 发表时间: 2023
• 作者: Hiromu Nakagawa;Tatsuya Yoshida;Shotaro Sakai;Shohei Aoki;Ann Carine Vandaele;Thomas Ian;Erwin Justin;Daerden Frank;Kimie Shiobara;Nao Yoshida;Naoki Terada;Yasumasa Kasaba
• 通讯作者: Yasumasa Kasaba

Birthplace of energetic ions around the Phobos' orbit at midnight: Implications for future MSA observations onboard MMX

午夜火卫一轨道周围高能离子的诞生地：对 MMX 上未来 MSA 观测的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 堺正太朗;寺田直樹;益永圭;中川広務;横田勝一郎;笠羽康正
• 通讯作者: 笠羽康正

Strong Depletion of 13C in CO Induced by Photolysis of CO2 in the Martian Atmosphere, Calculated by a Photochemical Model?

通过光化学模型计算，火星大气中 CO2 的光解引起 CO 中 13C 的强烈消耗？

• DOI: 10.3847/psj/acc030
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Planetary Science Journal
• 作者: Yoshida;T.;Aoki;S.;Ueno;Y.;Terada;N.;Nakamura;Y.;Shiobara;K.;Yoshida;N.;Nakagawa;H.;Sakai;S.;& Koyama;S.
• 通讯作者: S.