内部組成勾配を考慮したスーパーアースの内部構造と熱進化の理論的研究

考虑内部成分梯度的超级地球内部结构和热演化理论研究

基本信息

批准号：
14J11515
负责人：
黒﨑健二
金额：
$ 1.09万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J11515/
关键词：
巨大氷惑星熱進化天王星太陽系内部構造大気放射系外惑星

项目摘要

採用第２年度目では，惑星大気中における組成の勾配，特に惑星大気における凝結を考慮した際，巨大氷惑星がどのような内部構造・熱進化をたどるかを検討した．本年度では，惑星大気構造および惑星内部構造計算手法の改良を行い，系外惑星だけでなく，太陽系内惑星にも応用可能なモデルを作成した．本研究では大気中の凝縮による影響を惑星熱進化モデルに取り入れ，太陽系内の巨大氷惑星の熱進化計算に応用した．計算の結果，凝縮物の効果を考慮することで，大気中の温度が上昇し，熱進化の時間スケールが短縮されることがわかった．これによって，惑星の熱進化による冷却が促進される効果が確認され，天王星の放射強度を説明可能となった．私が行った計算の結果では，天王星大気中に多量の氷成分の存在が示唆されたため，天王星は形成初期に大気中に多量な氷成分を持つようなイベント，例えば巨大衝突のような大規模なイベントを経験していたことを示唆している．このような巨大衝突イベントがあったことは，天王星に見られる他の要素（自転軸傾斜角，衛星の軌道面）を説明する上でも整合性がとれている．これらの研究成果は，今後惑星形成理論，とくに観測から形成直後の状態を制約するための手法を確立することができた．今後は形成直後に過程した状態が，実際にどのように起こるのか，隕石や大気組成など他の物質化学的な状態にどのような影響を残すのかを多角的に議論する必要がある．本研究の成果は，今後系外惑星および太陽系内惑星の起源と観測を結びつける上で重要な役割を果たし，これらの研究を軸にして惑星形成論を検証する枠組みを提案していきたいと考えている．

在采用的第二年，我们研究了巨型冰冷行星的内部结构和热演化，考虑到行星大气中的成分梯度，特别是行星大气中的凝结。今年，我们改进了行星大气结构和行星内部结构的计算方法，创建了一个不仅适用于系外行星，也适用于太阳系行星的模型。在这项研究中，我们将大气凝结的影响纳入行星热演化模型中，并将其应用于太阳系巨冰行星的热演化计算。计算结果表明，考虑凝结水的影响，大气温度升高，热演化时间尺度缩短。这证实了行星热演化促进冷却的作用，从而可以解释天王星的辐射强度。我的计算结果表明天王星的大气层中有大量的冰，这表明他经历过类似的事件。如此巨大的撞击事件的存在与解释在天王星上观测到的其他因素（自转轴倾角、卫星轨道平面）是一致的。这些研究成果使我们能够建立行星形成的理论，特别是通过观测来约束行星形成后立即状态的方法。未来有必要从多个角度讨论形成后立即出现的状态实际上是如何发生的，以及它对陨石和大气等其他物质和化学条件产生什么样的影响。这项研究的结果将在未来连接系外行星和太阳系行星的起源和观测方面发挥重要作用，我们希望基于这些研究提出一个验证行星形成理论的框架。。