原始惑星集積過程がもたらす揮発性元素収支の多様性

原行星积累过程带来的挥发性元素平衡多样性

基本信息

批准号：
18K13603
负责人：
濱野景子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

惑星形成理論によると，円盤ガス中では微惑星あるいはペブルの集積により，惑星サイズ(>~1,000 km)の天体が形成する．集積物質に含水鉱物や有機物が含まれていた場合，それらが脱ガス，原始惑星上に大気が形成する．さらに，原始惑星は周囲に存在する円盤ガスを重力的に捕獲することでも大気を形成しうる．原始惑星が獲得した揮発性元素はその後の巨大衝突段階を経ても全ては失われずに残る，よって原始惑星の揮発性元素獲得は，最終的に形成する地球型惑星の揮発性元素量や大気の多様性の起源を論じる上で理解すべき過程である.原始惑星に供給された揮発性元素は地表あるいは大気中に供給される.一方で，もし地表が集積熱によって溶融する場合には，マグマへの溶解やマグマとの化学反応により，大気中の組成と量は変質しうる．前年度までに，大気の保温効果を評価するため，化学平衡組成計算や円盤ガスの主成分である水素と強い吸収係数をもつ水蒸気からなる大気の非灰色放射フラックスを算出するモジュールを開発し，大気構造計算モデルの構築を行った．これに加え，今年度は大気とマグマオーシャン間での酸素のやり取りをモデル化を行った．このことにより，大気のマグマオーシャンの溶解，酸化還元反応を取り扱い，冷却などに伴う変遷を整合的に計算することが可能となった．また，これらのモデルを用いて，水素-水蒸気大気とマグマオーシャンの酸化還元度・熱史の計算を行った．国際学術誌へ論文を投稿し，現在査読中である．

根据行星形成理论，行星大小的物体（>~1,000公里）是通过星子或卵石的积累在气态盘中形成的。如果积累的物质含有水合矿物质或有机物，它们就会脱气并在原行星上形成大气层。此外，原行星可以通过引力捕获周围的盘状气体来形成大气层。原行星获得的挥发性元素即使在随后的巨大碰撞阶段之后仍然保持完整，因此原行星获得挥发性元素取决于挥发性元素的量以及最终形成的类地行星的大气层。多样性的起源供给原行星的挥发性元素被供给到地球表面或大气层。另一方面，如果地球表面因积热而熔化，则溶解到岩浆中或与岩浆发生化学反应，大气中的成分和数量就会发生变化。。到了去年，为了评估大气变暖效应，我们开发了一个计算大气化学平衡成分和非灰辐射通量的模块，它由磁盘气体的主要成分氢、水蒸气具有很强的吸收系数，我们构建了大气结构计算模型。除此之外，今年我们还模拟了大气和岩浆海洋之间的氧气交换。这使得处理大气岩浆海洋的溶解和氧化还原反应，以及一致地计算与冷却相关的变化等成为可能。我们还使用这些模型计算了氢水蒸气大气和岩浆海洋的氧化还原度和热历史。一篇论文已提交给国际学术期刊，目前正在审稿中。