Elucidating the evolution of the surface environments of terrestrial planets by modeling atmospheric chemistry and elemental cycling

通过模拟大气化学和元素循环来阐明类地行星表面环境的演变

基本信息

批准号：
21K13976
负责人：
黒川宏之
金额：
$ 2.91万
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：
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

项目摘要

本研究課題の目的は、まず第一に、大気化学と元素循環による地球大気と表層水量進化を解明すること、第二に、太陽系外ハビタブル惑星の大気・表層水量進化の多様性を理論予想することである。1年目には大気化学と元素循環の理論モデル開発を行った。2年目となる本年度は、初期地球記録との比較から地球進化を再現するパラメータを制約することを目的としていた。研究はおおむね予定通り進展している。研究成果としては、1年目に開発した大気化学・炭素循環モデルを用いて幅広いパラメータ範囲についてシミュレーションを行うことで、地球の硫黄同位体記録の示す約25億年前の大酸化イベント以前の還元的大気環境を再現するパラメータ範囲を制約した。具体的には、マグマオーシャン固化時の大気/マントル炭素分配比を制約した。初期大気炭素量が多いほど、マグマオーシャン期から残存した還元的大気が長期間残り、適切なパラメータのもとでは大酸化イベントの時期まで持続することがわかった。この成果について論文にまとめており、2023年度に投稿・出版する予定である。また、3年目に予定していた系外ハビタブル惑星を想定した研究についてもすでに研究成果を得ている。具体的には、M型星（太陽より低温で暗い恒星）の周りを公転する惑星においては、還元的大気が長期間持続することを突き止めた。これは恒星の放射スペクトルの違いが大気化学に、ひいては炭素循環に影響するためである。この成果についても2023年度に投稿・出版する予定である。

首先，这项研究任务的目的是阐明由于大气化学和元素循环而引起的全球大气和地表水剂量，其次是非污染系统的空气和地表水剂量的多样性。在第一年，我们开发了空气化学和元素循环的理论模型。今年，第二年的目的是限制从最初的全球记录中重现全球进化的参数。研究正在按计划进行。由于研究结果，使用大气化学和碳圆形模型在第一年开发的广泛参数，地球的硫同位素记录的回归大约是25亿年前。气氛环境受到限制。具体而言，当固化岩浆海洋时，大气/地幔碳分布比受到限制。早期碳的量越大，岩浆海时期剩余的返回大气越长，长期以来，发现越合适的参数将持续到大型氧化物事件时期。结果总结在论文中，并将在2023年发布和发布。此外，假设安排了第三年的外部行星，已经对研究进行了研究。具体而言，已经发现，减少气氛持续很长一段时间，围绕M型恒星（比太阳更黑的恒星）旋转的行星。这是因为恒星辐射光谱的差异会影响大气化学，最终受碳循环影响。结果将在2023年发布并发布。