Variations and evolutions of Martian atmospheric environment investigated in the collaboration with European and US missions

与欧洲和美国任务合作调查火星大气环境的变化和演变

• 批准号: 19H00707
• 负责人: 笠羽 康正
• 金额: $ 28.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00707/
• 关键词: 火星; 現在の大気環境の変動; 過去の大気環境再現; 探査機・望遠鏡観測; 大気数値モデル; 現在大気環境の変動; 過去大気環境の再現; 現在の大気環境変動

(A) リム観測による対流圏・中間圏大気の鉛直構造観測: リトリーバルツール開発を進捗させ、氷・ダスト粒子の高度分布導出に漕ぎ着けた（口頭発表: 小暮+ 2021. 笠羽+ 2021など）。またExoMars TGOで水蒸気変動と類似するHCｌの高度分布変動を発見した（論文：Aoki+ 2021）。CO2吸収を用いた地表気圧導出にも挑戦を始めた(口頭発表: 風間+ 2021など)。(B) 米MAVEN等による熱圏・外圏大気の鉛直構造観測: 金星でCO・CO2の高度分布差から上方物質輸送の鍵となる渦拡散係数導出に成功（論文：Mahieux+ 2021)。同手法を粒子計測器NGIMSによる大気微量成分の季節・緯度変動を初報告した（論文：Yoshida+ 2021； 口頭発表: 中川+ 2021 など）。(C) 地上・航空機望遠鏡による全球水平構造観測: ハレアカラT60観測で2018ダストストーム時の火星上層大気速度場擾乱を論文公表した（論文: Miyamoto+ 2021）。この観測で安定性が問題となったヘテロダイン観測装置へ、真空ポンプ更新等の発展作業を行った。A/B/Cは、2024年打上へ作業が進む日本の火星圏探査機MMXの赤外分光撮像器MIRS(論文：Berucci+ 2021)などによる火星観測(論文：Ogohara+ 2021; 口頭発表:堺+ 2021など)、および米・カナダと検討途上のIce Mapper計画へ発展する。(D) 対流圏-中間圏・熱圏-外圏鉛直結合モデル: 引き続き現環境の数値モデル開発を継続し、太陽高エネルギー粒子による化学変化予測(Nakamura+ 2022)などを実現した。また、河川による太古の地形変化再現が可能なモデル(論文:Kamada+ 2021など）、古代の大気組成変化を追跡するモデル(Koyama+ 2021)といった新古環境モデルも構築した。さらに古表層水環境の痕跡をRSLが集中するCAP領域をレーダーデータで初めて探索した（口頭発表: Oura+ 2021）。関連して、RSLに起因する大気微量成分変化がTGO等で観測にかかりうるか評価を行った（Kurokawa+ 2022）

（A）利用边缘观测对对流层和中间层大气的垂直结构进行观测：我们在反演工具的开发方面取得了进展，并已经达到了推导出冰和尘埃颗粒的高度分布的程度（口头报告：Kogure） + 2021 年、卡萨巴 + 2021 年等）。此外，ExoMars TGO还发现了与水蒸气波动类似的HCl高度分布波动（论文：Aoki+ 2021）。我们还开始尝试利用 CO2 吸收来推导表面压力（口头演示：Kazama + 2021 等）。 (B) US MAVEN等对热层和外逸层大气垂直结构的观测：成功地从金星上CO和CO2的高度分布差异推导了向上质量传输的关键涡流扩散率（论文：马希厄+ 2021）。利用这种方法，我们首次使用粒子计数器 NGIMS 报告了大气痕量成分的季节和纬度变化（论文：Yoshida+ 2021；口头报告：Nakakawa+ 2021 等）。 (C) 使用地基和飞机望远镜进行全球水平结构观测：我们发表了一篇关于 2018 年沙尘暴期间火星上层大气速度场扰动的论文，使用 Haleakala T60 观测（论文：Miyamoto+ 2021）。对外差观测装置进行了开发工作，该装置在观测过程中存在稳定性问题，例如更新真空泵。 A/B/C 是使用计划于 2024 年发射的日本火星太空探测器 MMX 的红外光谱成像仪 MIRS（论文：Berucci+ 2021）进行的火星观测（论文：Ogohara+ 2021；口头报告：Sakai+ 2021），并将发展为 Ice Mapper 项目，目前美国和加拿大正在考虑该项目。 （D）对流层-中间层/热层-外逸层垂直耦合模型：我们继续开发当前环境的数值模型，并实现了对太阳高能粒子引起的化学变化的预测（Nakamura+ 2022）。我们还构建了新的古环境模型，包括可以重现河流引起的古代地形变化的模型（论文：Kamada+ 2021等）和追踪古代大气成分变化的模型（Koyama+ 2021）。此外，我们首次利用雷达数据寻找RSL集中的CAP地区古地表水环境的痕迹（口头报告：Oura+ 2021）。相关地，我们评估了是否可以使用TGO等观测到由RSL引起的大气微量成分变化。(Kurokawa+ 2022)

项目成果

MIRS: an imaging spectrometer for the MMX mission

MIRS：用于 MMX 任务的成像光谱仪

• DOI: 10.1186/s40623-021-01423-2
• 发表时间: 2021
• 期刊: Earth, Planets and Space
• 作者: Barucci Maria Antonietta;Reess Jean-Michel;Bernardi Pernelle;Doressoundiram Alain;Fornasier Sonia;Le Du Michel;Iwata Takahiro;Nakagawa Hiromu et al.
• 通讯作者: Nakagawa Hiromu et al.

The Mars system revealed by the Martian Moons eXploration mission

• DOI: 10.1186/s40623-021-01417-0
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Earth, Planets and Space
• 作者: K. Ogohara;H. Nakagawa;S. Aoki;T. Kouyama;T. Usui;N. Terada;T. Imamura;F. Montmessin;D. Brain;A. Doressoundiram;T. Gautier;T. Hara;Y. Harada;H. Ikeda;M. Koike;F. Leblanc;R. Ramirez;E. Sawyer;K. Seki;A. Spiga;A. Vandaele;S. Yokota;A. Barucci;S. Kameda

River simulations on early Mars in the Noachian and the Hesperian periods using the global river model, CRIS

使用全球河流模型 CRIS 对早期火星诺亚纪和赫斯珀里亚时期的河流进行模拟

• 发表时间: 2020
• 作者: 鎌田有紘;黒田剛史;笠羽康正;寺田直樹;中川広務
• 通讯作者: 中川広務

IKI(ロシア連邦)

IKI（俄罗斯联邦）

MMX搭載MSA による同位体比計測に向けた外圏リトリーバルの数値実験

使用配备 MMX 的 MSA 进行同位素比测量的外球反演数值实验

• 发表时间: 2021
• 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