太陽系外地球型水惑星の表層環境進化に関する理論的研究

太阳系外类水行星表面环境演化的理论研究

• 批准号: 15J01965
• 负责人: 門屋 辰太郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01965/
• 关键词: 系外惑星; 炭素循環; ハビタブルゾーン; 気候進化

本研究の目的は，惑星の熱進化に伴う二酸化炭素脱ガス率の変化と，中心星の光度進化に基づいて，地球型水惑星の気候進化，特に地球型水惑星がハビタブルである継続期間を明らかにすることである．本年度は，中心星のスペクトル型が地球型水惑星の気候進化に与える影響を検討した．長波長の放射は惑星大気や水氷に吸収されやすいため，低温な星周りの地球型水惑星のほうが高温な星周りの地球型水惑星に比べ，日射量がより低い場合でも温暖な気候を維持できると考えられてきた．炭素循環の影響を考慮した場合にも低質量星周りのほうが温暖気候を維持しやすいという傾向は同様であり，特にハビタブルゾーン内縁部（i.e., 日射量が高い場合）では，低質量星周りの地球型水惑星のほうが，温暖な気候から全球凍結に遷移する臨界の二酸化炭素脱ガス率が低いことが確認された．一方，ハビタブルゾーン外縁部（i.e., 日射量が低い場合）では，炭素循環の持つ負のフィードバックの影響で大気中の二酸化炭素分圧が大きくなる．こうした高二酸化炭素分圧大気においては，大気の光学的厚さが厚くなり，中心星放射の吸収に対する地表面アルベドの影響が低下するため，中心星放射のスペクトルの違いによって生じる正味中心星放射量の差は小さくなる．その結果，ハビタブルゾーン外縁部では，中心星質量の違いによる臨界二酸化炭素脱ガス率の違いは小さいことがわかった．前年度までの成果と併せると，地球型水惑星が温暖な気候を維持できる期間は，中心星のスペクトル型や質量（i.e., 光度進化のタイムスケール）の影響を受けず，典型的に約40億年程度であるということがわかった．こうした成果から，今後の系外惑星観測において地球に類似した温暖な惑星を見つけるためには，軌道要素だけではなく，惑星系の年齢を考慮し，特に若い惑星系に注目することが必要であると考えられる．

は の purpose, this study and confused star の に thermal evolution with う two acidification carbon off ガ の ス rate variations と, central star の luminosity evolution に base づ い て, spherical water and confused star の 気 syndrome evolution, special に spherical water planet が ハ ビ タ ブ ル で あ る 継 続 during を Ming ら か に す る こ と で あ る. This year, ト, the climate evolution に and える influence of the central star スペ スペ ト ト が が terrestrial water planet が を検 discuss た. Big long wavelength radiation confused は star の 気 や water 氷 に suction 収 さ れ や す い た め, low-temperature な star week り の spherical water and confused star の ほ う が high-temperature な star week り の spherical water planet に than べ, amount of insolation が よ り low い occasions で も warm な 気 hou を maintain で き る と exam え ら れ て き た. Carbon cycle の influence を given し た occasions に も low mass stars zhou り の ほ う が warm 気 hou を maintain し や す い と い う tendency は with others で あ り, trevor に ハ ビ タ ブ ル ゾ ー ン try within the department (i.e. for, with high solar radiation quantity が い) で は, low quality star week り の spherical water and confused star の ほ う が, Warm な conditions ら ら global freezing に migration する critical <s:1> disacidified carbon dehydrogenation ガス rate が low <s:1> とが とが confirmation された. Side, ハ ビ タ ブ ル ゾ ー ン outside try department (i.e. for, the amount of solar radiation が low い occasions) で は, carbon cycle の hold つ negative の フ ィ ー ド バ ッ ク の で affected 気 の acidification carbon 2 points 圧 が big き く な る. こ う し た high acidic carbon points 圧 big 気 に お い て は, big 気 の optical thick さ が thick く な り, central star radiation の suction 収 に す seaborne ア る surface ル ベ ド の low impact が す る た め, central star radiation の ス ペ ク ト ル の violations い に よ っ て raw じ る is poor taste center star の radiation quantity は small さ く な る. そ の results, ハ ビ タ ブ ル ゾ ー ン outer try で は, central star の quality violations い に よ る critical second acidification carbon off ガ ス rate の violations い は small さ い こ と が わ か っ た. Results before the annual ま で の と and せ る と, spherical water planet が warm な 気 hou を maintain で き は る period, central star の ス ペ ク ト ル type や quality (i.e. for, luminosity evolution の タ イ ム ス ケ ー ル) の を by け ず, typical に about 4 billion degree で あ る と い う こ と が わ か っ た. こ う し た results か ら, future の extrasolar planet 観 measuring に お い て earth に similar し た な warm planet を see つ け る た め に は, orbital elements だ け で は な く, humbug galaxy の years 齢 を し, confused if trevor に い に noticeable galaxies す る こ と が necessary で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

The Effect of CO2 Degassing Rate via Volcanism on the Evolution of Earth-like Habitable Planets

火山作用二氧化碳脱气率对类地宜居行星演化的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Kadoya;S. & Tajika;E.,
• 通讯作者: E.,

Evolutionary climate tracks of Earth-like planets

类地行星的气候演化轨迹

• DOI: 10.1088/2041-8205/815/1/l7
• 发表时间: 2015
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: Kadoya;S. & Tajika;E.
• 通讯作者: E.

Lifetime of the warm climate of Earth-like planets in the habitable zone

宜居带内类地行星温暖气候的寿命

• 发表时间: 2017
• 作者: Kadoya;S. & Tajika;E.
• 通讯作者: E.

The evolutionary climatic track of the hypothetical Earth with different conditions of central star and semi-major axis

不同中心星和半长轴条件下假想地球的演化气候轨迹

• 发表时间: 2016
• 作者: Kadoya;S. & Tajika;E.
• 通讯作者: E.

質量の異なる中心星周りにおける地球類似惑星の気候進化

不同质量中心恒星周围类地行星的气候演化

• 发表时间: 2015
• 作者: Kadoya;S. & Tajika;E.;門屋辰太郎&田近英一
• 通讯作者: 門屋辰太郎&田近英一