系外惑星における生命存在可能性の検討:液体の水を保持できる惑星の条件

检查系外行星上存在生命的可能性：可以容纳液态水的行星的条件

• 批准号: 04J11372
• 负责人: 濱野 景子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J11372/
• 关键词: 衝突による大気のはぎ取り; 揮発性元素の供給; 衝突蒸発雲; 隕石重爆撃期; 衝突脱ガス; 惑星表層への水の供給; 惑星大気量の変遷; 惑星大気進化; 衝突蒸気雲; 液体の水の存在条件; 惑星大気量; 衝突フラックス

衝突時に生成した蒸気雲の膨張に伴う大気・蒸気雲の流体学的な振る舞いを二次元軸対称の流体計算を行い調べ,惑星大気の散逸量と揮発性成分の残存量とを様々なパラメータ,特に衝突天体質量・エネルギーや惑星大気圧,について系統的に調べた.その結果得られた各種パラメータとの関係式を元に,適当な衝突フラックスを用いて,隕石重爆撃期の多数の隕石/彗星の衝突が大気の進化に与えた影響を検討した.その結果,惑星の大気量・組成に与えた影響として以下の二つのモードが存在することがわかった:(a)衝突天体の組成に関わらず,元々の惑星大気によって大気量・組成が決定するモード.(b)元々の惑星大気に関わらず,衝突天体の組成のみで大気量・組成が決定するモード.モード(a)では重爆撃期後も惑星大気の組成はその前とほぼ変わらず,大気量の増減も元々の大気量で決定される.一方,モード(b)では大気組成は重爆撃期中に衝突天体中のvolatileによって決定されるため,重爆撃期の前後で大気組成が全く異なる可能性がある.大気量は大気散逸と揮発性元素の供給のバランスによってある一定の大気圧に保たれる.この全く異なる二つのモードのどちらに属するかを支配する重要なパラメータは,隕石重爆撃期の衝突天体の総質量とその組成(特にvolatile量),の二つである.実際に初期の火星について検討したところ,小惑星帯からの隕石や木星領域からの彗星の衝突では衝突フラックスの不確定性の範囲内でどちらのモードにも入りうることがわかった.しかしオールト雲からの彗星による衝突の場合には,衝突速度が非常に高速(5km/s-70km/s)であることによって,彗星自体はほとんど残らず散逸してしまう.その結果,例え残存した彗星全てが惑星大気に供給されてもモード(b)には入れず,重爆撃期直後はそれ以前と比べ組成の変化は生じなかったと推察される.

通过进行二维轴对称流体计算，研究了碰撞过程中产生的蒸气云膨胀导致的大气和蒸气云的流体动力学行为，并计算了行星大气的消散量和剩余挥发成分的量使用各种参数，特别是碰撞天体和行星大气的质量和能量。根据由此得到的各种参数的关系表达式，并使用适当的撞击通量，我们可以计算出重陨石撞击期间多次陨石/彗星碰撞对大气演化的影响。行星大气层的影响研究发现，大气的数量和成分有两种影响模式：（a）大气的数量和成分由原始行星大气决定，与碰撞物体的成分无关；（b）一种模式，其中大气的数量和成分由原始行星大气决定，而与行星大气、碰撞物体的集合无关；在模式（a）中，即使在重轰炸期之后，行星大气的成分仍然几乎与之前相同，并且大气体积的增加或减少由原始大气体积决定。另一方面，在模式（ b)、强轰击期间大气成分发生变化。因为重轰炸期前后的大气成分是由两种不同模态的波动性决定的决定它属于哪一类的两个重要参数是重陨石轰击期间碰撞体的总质量及其成分（特别是挥发物含量）。实际上，当我们检查早期火星时，我们发现它是一条小行星带来自木星区域的陨石。研究发现，在彗星从奥尔特云撞击的情况下，在撞击通量的不确定性范围内，可以进入任一模式，但是，在彗星从奥尔特云撞击的情况下，撞击速度非常快。高（5 公里/小时）-70 公里/秒）。结果，彗星本身几乎没有残留地消散，因此，即使所有剩余的彗星都供应到行星大气层，它们也不会进入模式（b），并且在重轰炸期之后的成分将是立即的。假设没有发生任何变化。