地球型惑星の初期進化統一モデルの構築：表層環境の多様性の予測とその起源の理解

建立类地行星早期演化的统一模型：预测地表环境的多样性并了解其起源

• 批准号: 16J06133
• 负责人: 濱野 景子
• 金额: $ 3.16万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06133/
• 关键词: 酸化還元度; マグマオーシャン; 初期大気; 大気放射; 惑星大気; 水の散逸; 放射対流平衡計算

本研究では，揮発性元素のやり取りと大気による保温効果のフィードバックを考慮し，水素-水蒸気大気の形成・進化とマグマオーシャンの固化の結合モデルを開発，両者の進化について調べた．溶融度が高く激しく対流しているマグマオーシャンの熱フラックスは，地表の放射バランスで律速される．そのため，固化の過程での大気の量と組成はマグマオーシャンの熱史に影響を与える．本研究で開発したモデルでは，水素と水蒸気の脱ガス過程，マグマと大気間の酸化還元反応，水素の大気散逸の過程を組み込み，固化の過程での大気の保温効果を評価している．地球軌道で惑星進化計算を行った結果，惑星が初期に獲得した水量，あるいは総H量（水素と水の合計）どちらを固定しても，初期に還元的であった方が固化時間が長くなることが新たにわかった．これには２つの理由が考えられる．一つは，還元的で大気組成が水素に富む結果，大気上層での水蒸気の凝結による潜熱の効果が弱まり，惑星放射が弱くなる場合があることである．例えば地表温度が1,500Kで地表大気圧が数十barを超える場合，強い吸収係数を持つ水蒸気よりも，水素に富む組成の方が温室効果が強くなる．もう一つは，水素と水とでのシリケイトメルトへの溶解度の違いの結果，溶解度の低い水素に富む方が，初期から厚い大気を形成することが挙げられる．近年，地球化学的な研究により示唆されるように巨大衝突後に還元的な天体が衝突する場合，還元的な大気組成が保たれ惑星の固化を遅くする効果がある．地球軌道で，現在の地球と同程度の水量・マントル中のFeO量を制約とすると，地球の固化率は一千万年以下となる．これは巨大衝突段階後期の典型的な衝突間隔と比べると短く，原始地球が現在の地球と同様の惑星であった場合には，月形成巨大衝突は固化した状態で起こったと推測される．これは月を形成した物質の起源について大きな示唆を与える．

In this study, the thermal insulation effect of volatile elements was taken into consideration, and water evaporation was considered気大気のformation・evolutionとマグマオーシャンのsolidificationのcombinationモデルを开発,両者のevolutionについて Adjustmentべた. The melting point is high, the flow is high, the flow is high, the flow is high, and the surface is radiating, and the speed is high.そのため, the curing process での大気のquantity と composition はマグマオーシャンのheat history にeffect を and える. This study focuses on the dehydration process of hydrogen and water evaporation, and the acidification and reduction reaction of the large water in the water.応, the process of dissipation of hydrogen and the formation of water, and the process of curing and the insulation effect of large water. The results of the calculation of the evolution of the planet in the Earth's orbit, the amount of water obtained in the early stage of the planet, and the amount of water (hydrogen and water) Total) どちらをfixed しても, initial ににったsquare がcuring time がlong くなることが新たにわかった.これには２つのREASONが考えられる.一つは, the original で大気 is composed of がhydrogen and に富む. As a result, the upper layer of the large 気 is condensed by water evaporation and 気The effect of latent heat is weak, and the radiation of planets is weak. For example, if the surface temperature is 1,500K and the surface pressure is tens of bar, the absorption coefficient is strong and the water is evaporated, and the hydrogen is rich and the greenhouse effect is strong.もう一つは, Hydrogen と水とでのシリケイトメルトへのsolubility のviolation いの result, dissolved The solubility is low, the water content is rich, and the initial thickness is large. In recent years, geochemical research has shown that celestial bodies can be restored after huge conflicts. In the event of a conflict, the restored Nada will form a solidified and solidified effect. The Earth's orbit is currently limited by the amount of water and FeO in the Earth's current Earth's orbit, and the solidification rate of the Earth is less than ten million years ago. The typical conflict interval in the late stage of the Great Conflict is shorter than that of the original earth, and the current earth is On the same occasion, the moon formed a huge conflict and solidified the state of the moon, and speculated on the situation.これは月を Formation したThe origin of matter について大きなshows instigation を and える．

项目成果

Cooling sequence of terrestrial planets after giant impact: Implications to the formation of oceans on early Venus

巨大撞击后类地行星的冷却序列：对早期金星海洋形成的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: 濱野景子，玄田英典

Detectability of molten terrestrial planets with steam atmospheres

具有蒸汽气氛的熔融类地行星的可探测性

• 发表时间: 2016
• 作者: 服部 祐季;宮田 卓樹;K. Hamano
• 通讯作者: K. Hamano

Formation and Evolution of Protoatmospheres

• DOI: 10.1007/s11214-016-0280-1
• 发表时间: 2016-09
• 期刊: Space Science Reviews
• 影响因子: 10.3
• 作者: H. Massol;K. Hamano;F. Tian;M. Ikoma;Y. Abe;E. Chassefière;A. Davaille;H. Genda;M. Güdel;Y. Hori;F. Leblanc;E. Marcq;P. Sarda;V. Shematovich;A. Stökl;H. Lammer

Role of water in the evolution of molten terrestrial planets

水在熔融类地行星演化中的作用

• 发表时间: 2018
• 作者: 大澤亮;酒向重行;小島悠人;奥村真一郎;浦川聖太郎;柳澤俊史;吉川真;Tomo-e Gozen サイエンスグループ;Keiko Hamano
• 通讯作者: Keiko Hamano

Temporal variations of thermal spectra from solidifying terrestrial planets

类地行星凝固过程中热谱的时间变化

• 发表时间: 2018
• 作者: Ogura S;Kurata K;Hattori Y;Takase H;Ishiguro-Oonuma T;Hwang Y;Ahn S;Park I;Ikeda W;Kusuhara S;Fukushima Y;Nara H;Sakai H;Fujiwara T;Matsushita J;Ema M;Hirashima M;Minami T;Shibuya M;Takakura N;Kim P;Miyata T;Ogura Y;Uemura A;Keiko Hamano
• 通讯作者: Keiko Hamano