地球型惑星における還元型原始大気の進化

类地行星上原始大气减少的演化

基本信息

批准号：
19J11459
负责人：
吉田辰哉
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

流体力学的散逸モデルにおける光化学過程と放射過程を拡張し，原始地球大気と原始火星大気に適用した．光化学過程では光分解反応に加えて大気成分間の二体反応を考慮した．放射過程では新たにCHやCH3といった光化学性生物による赤外放射冷却を考慮した．モデル計算の結果，原始地球大気では従来の星雲大気における推定よりも水素残留期間が一桁近く伸び，初期地球において数億年に渡り富水素大気が持続していた可能性があることが明らかになった．この結果は水素やメタン等の還元的大気種が初期地球の温暖化に寄与していたこと，当時の大気が生命誕生に繋がる有機物生成において主要な役割を果たしていたことを示唆する．この結果をまとめた論文を査読付国際誌に投稿した．原始火星大気と原始地球大気における流体力学的散逸の振る舞いを比較したところ，火星の方が重力が小さいことから大気流出速度が大きく，断熱膨張冷却が効きやすい．その結果，大気の昇温と赤外放射冷却の影響も抑えられ，大気散逸が比較的効率的に進むことが明らかになった．火星における流体力学的散逸による総大気散逸量は地球と比較して一桁以上大きくなる．現在の火星では大気量および表層揮発性物質量が地球と比べて著しく小さい．本研究から，流体力学的散逸の振る舞いの違いによって火星・地球間の大気量と表層揮発性物質量の差が生じた可能性が示唆された．この結果についてまとめた論文の投稿に向けて現在準備中である．

将流体动力耗散模型中的光化学和辐射过程扩展到原始地球大气和原始火星大气。在光化学过程中，除了光解反应外，还考虑了大气成分之间的二体反应。在辐射过程中，新考虑了CH和CH3等光化学生物的红外辐射冷却。模型计算表明，早期地球大气中的氢残留期比之前估计的星云大气要长近一个数量级，富含氢的大气可能在早期地球上持续了数亿年。发生了。这些结果表明，氢和甲烷等大气物质的减少导致了早期地球变暖，并且当时的大气在导致生命诞生的有机物的产生中发挥了重要作用。总结结果的论文已提交给同行评审的国际期刊。通过对原始火星大气和原始地球大气中流体动力耗散行为的比较发现，火星重力较小，因此大气流出速度较高，绝热膨胀冷却更有效。结果表明，大气加热和红外辐射冷却的影响受到抑制，大气消散相对有效地进行。火星上由于流体动力学耗散而产生的总大气耗散比地球上大一个数量级以上。今天火星上的大气和表面挥发性物质的量明显少于地球上的量。这项研究表明，火星和地球之间大气体积和表面挥发性物质含量的差异可能是由于流体动力耗散行为的差异造成的。我们目前正在准备提交一篇总结这些结果的论文。