Thermal evolution of rough surface asteroids

粗糙表面小行星的热演化

• 批准号: 21K03649
• 负责人: 千秋 博紀
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Chiba Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03649/
• 关键词: 小惑星; 熱進化; 数値計算; 小惑星探査; 熱赤外観測

本研究は小惑星の熱進化を，数値シミュレーションによって求め，天体観測や惑星探査によって求められる結果と直接比較できるようにすることを目的としている。大気を持たない小惑星は，太陽光を熱源とし，黒体輻射で宇宙空間に熱を捨てることで熱進化する。従来の研究では主に，天体の公転軌道，自転周期，自転軸の傾きを考慮して熱進化の再現を試みてきた。しかし「はやぶさ２」の観測結果は，従来のモデルでは説明がつかない．そこで本研究では，天体表面の微地形（凹凸）に着目し，表面の凹凸が熱進化と，見た目温度に与える影響を数値計算によって求めている。本年度は，昨年度整備，開発した計算機システムと数値計算コード群を用いて，「はやぶさ２」で得られた小天体表面温度分布の再現を試みた。その結果，従来は影響が小さいとして無視してきた年周期（季節変化）の影響が大きいことが明らかになった。従来の検討では，円軌道を公転する小天体の低緯度地域について，年周期を考慮した場合と無視した場合の比較を行い，違いはせいぜい数K以内であるとしてきた。しかし実際には天体の軌道はだ円形をしており，自転軸が傾いている。近日点で夏となる半球の中高緯度では，夏には極端に暑くなり逆に冬には極端に寒くなる。この場合，地下に蓄えられた熱エネルギーが表面に運ばれることで熱慣性として働く。「はやぶさ２」や米国の小惑星探査機「オサイリス・レックス」の成果により，小惑星はそろばん玉型をしているものがあることが明らかになった。この場合，どの地域も実効的には中高緯度であり，従来の検討では省略してきた季節変化が重要となる。季節変化を考慮したシミュレーションは，日変化だけを考えればよい場合に比べてとても時間がかかる。本年度は，まずは時間を惜しまず愚直なシミュレーションを行い，影響の程度を明らかにすることに注力した。

这项研究的目的是通过数值模拟确定小行星的热演化，以便可以直接与天文观测和行星探索获得的结果进行比较。没有大气层的小行星通过使用阳光作为热源并通过黑体辐射将热量释放到太空中来进行热演化。先前的研究主要尝试通过考虑天体的轨道、自转周期和自转轴的倾斜度来重现热演化。然而，隼鸟2号的观测结果无法用传统模型来解释。因此，在本研究中，我们关注天体表面的微形貌（不均匀性），并利用数值计算来确定表面粗糙度对热演化和表观温度的影响。今年，我们尝试使用我们去年维护和开发的计算机系统和数值计算代码来重现隼鸟二号获得的小天体表面的温度分布。结果发现，原本影响较小而被忽视的年度周期（季节变化）的影响却很大。以往的研究在考虑和不考虑年周期的情况下，对绕圆形轨道运行的小天体的低纬度区域进行了比较，得出的结论是，差异最多在几公里以内。但实际上，天体的轨道是椭圆形的，其自转轴是倾斜的。在半球中高纬度地区，夏季发生在近日点，夏季极热，冬季极冷。在这种情况下，储存在地下的热能被输送到地表，起到热惯性的作用。隼鸟二号和美国小行星探测器奥西里斯-雷克斯的结果显示，一些小行星具有算盘形状。在这种情况下，所有地区实际上都处于中高纬度，并且在以前的研究中被忽略的季节变化很重要。考虑季节性变化的模拟比仅考虑日常变化的模拟花费的时间要长得多。今年，我们不遗余力地进行诚实模拟，重点明确影响程度。

项目成果

小惑星の公転が表面温度進化に与える影響

小行星公转对表面温度演化的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 千秋博紀;坂谷尚哉;諸田智克;横田康弘;嶌生有理;Hamm; Maximilian;田中智;岡田達明;荒井武彦;金丸仁明;竹内央
• 通讯作者: 竹内央

小惑星の公転が表面温度進化に与える影響

小行星公转对表面温度演化的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 千秋博紀;坂谷尚哉;諸田智克;横田康弘;嶌生有理;Hamm; Maximilian;田中智;岡田達明;荒井武彦;金丸仁明;竹内央
• 通讯作者: 竹内央

Development of Numerical Model of the Thermal State of an Asteroid with Locally Rough Surface and Its Application

局部粗糙表面小行星热状态数值模型的建立及其应用

• DOI: 10.1007/s10765-022-03030-z
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.2
• 作者: Senshu Hiroki;Sakatani Naoya;Morota Tomokatsu;Yokota Yasuhiro;Shimaki Yuri;Maximilian Hamm;Tanaka Satoshi;Okada Tatsuaki;Arai Takehiko;Takeuchi Hiroshi
• 通讯作者: Takeuchi Hiroshi

High Resolution Temperature Simulation of the Lunar Polar Region: Considerations of Importance of Unmodeled Topographic Roughness Effects

月球极区的高分辨率温度模拟：考虑未建模地形粗糙度效应的重要性

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshiaki Ishihara; Satoshi Tanaka; Hiroki Senshu; Hiroka Inoue; Mitsuo Yamamoto; Yuzuru Karouji;Makiko Ohtake
• 通讯作者: Makiko Ohtake

Mid-infrared emissivity of partially dehydrated asteroid (162173) Ryugu shows strong signs of aqueous alteration

部分脱水小行星 (162173) Ryugu 的中红外发射率显示出强烈的水蚀变化迹象

• DOI: 10.1038/s41467-022-28051-y
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 16.6
• 作者: Hamm M.;Grott M.;Senshu H.;Knollenberg J.;de Wiljes J.;Hamilton V. E.;Scholten F.;Matz K. D.;Bates H.;Maturilli A.;Shimaki Y.;Sakatani N.;Neumann W.;Okada T.;Preusker F.;Elgner S.;Helbert J.;K?hrt E.;Ho T.;Tanaka S.;Jaumann R.;Sugita S.
• 通讯作者: Sugita S.