デジタル画像相関法を用いた衝突破片速度分布の解析と氷接触連星の形成過程への応用

数字图像相关法分析碰撞碎片速度分布及其在冰接触双星形成过程中的应用

基本信息

批准号：
21K18654
负责人：
保井みなみ
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽系外縁領域を起源とする彗星核やカイパーベルト天体は，２つの多孔質小氷天体が合体した接触連星として観察されることが多い．この領域で接触連星が高頻度で形成される理由を調べるためには，母天体である氷微惑星同士の衝突後の破片速度分布を調べて破片質量分布との関係を求め，その経験式を元に氷微惑星の再集積条件を決定する必要がある．本研究では新たな破片速度分布計測法として，デジタル画像相関法（DIC法）を取り入れた衝突実験を行っている．今年度は，昨年度に確立したDIC法を，氷微惑星模擬物質である雪・氷層構造試料に適用することを試みた．標的は表層（マントル）に空隙率50%の雪，中心（コア）に空隙率0%の氷を用いた．直径は6cmとし，コア直径は3cmとした．破片速度解析用に半球試料，衝突破壊強度を調べるために全球試料の２種類を用意した．また，比較のために，空隙率50%の雪球標的も用意した．実験は神戸大学の低温室に設置された横型二段式軽ガス銃を用いた．弾丸は直径4.7mmのポリカーボネート球で，衝突速度は1，2km/sである．温度は-15℃とした．全球試料の衝突破壊実験の結果，破壊の様子が雪標的と層構造標的では異なることがわかった．雪標的は，衝突点から放射状に破片が噴出した．層構造標的では，破壊されたコア破片が押し出されるため，衝突点近傍で弾道に対して垂直方向にマントルがより速く押し出されることがわかった．また，層構造標的の破片質量分布がマントルの破片質量分布とほぼ一致したことから，層構造標的全体の破壊はマントルの破壊が制約していることがわかった．そして，衝突破壊強度は雪標的より層構造標的の方が小さくなった．半球試料のDIC解析を試した結果，層構造標的ではコア上のランダムパターンを認識することができず，昨年度の方法が適用できないことがわかった．

来自外太阳系的彗核和柯伊伯带天体经常被观察为接触双星，它们是两个多孔冰体的合并。为了探究该区域接触双星频繁形成的原因，需要研究母体冰质星子碰撞后的碎片速度分布，找出与碎片质量分布的关系，并利用经验公式需要据此确定冰质星子重新整合的条件。在这项研究中，我们正在进行碰撞实验，将数字图像相关法（DIC法）作为测量碎片速度分布的新方法。今年，我们尝试将去年建立的 DIC 方法应用于模拟冰星子的雪和冰层结构样本。使用的目标是表层（地幔）孔隙率为 50% 的雪和中心（核心）孔隙率为 0% 的冰。直径为6厘米，芯直径为3厘米。准备了两种类型的样品：用于碎片速度分析的半球形样品和用于研究冲击断裂强度的整体样品。为了进行比较，还制备了孔隙率为50%的雪球靶。该实验使用了安装在神户大学冷藏室中的水平两级轻气枪。子弹为直径4.7毫米的聚碳酸酯球，撞击速度为1.2公里/秒。温度为-15℃。对全球样本进行冲击断裂实验的结果发现，雪目标和层状目标之间的断裂行为有所不同。雪靶从撞击点呈放射状喷射碎片。研究发现，在分层目标中，由于破碎的核心碎片被推出，地幔在垂直于撞击点附近轨迹的方向上被推出得更快。此外，层状目标的碎片质量分布与地幔的碎片质量分布几乎匹配，表明整个层状目标的破坏受到地幔破坏的制约。层状靶的冲击断裂强度小于雪靶的冲击断裂强度。对半球样品进行DIC分析后发现，分层目标无法识别核心上的随机图案，无法应用去年的方法。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Impacts may provide heat for aqueous alteration and organic solid formation on asteroid parent bodies

撞击可能为小行星母体上的水蚀变和有机固体形成提供热量

DOI：
10.1038/s43247-021-00159-x
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasui Minami;Tazawa Taku;Hashimoto Ryohei;Arakawa Masahiko;Ogawa Kazunori
通讯作者：
Ogawa Kazunori

Post Shock Heat Induced by High Velocity Impact on Porous Icy Bodies

多孔冰体高速撞击引起的冲击后热

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Haruka Sasai (presenter); Minami Yasui; Masahiko Arakawa; Kei Shirai.
通讯作者：
Kei Shirai.

Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor

小行星 (162173) Ryugu 上的表面重生过程是由隼鸟 2 号小型随身撞击器的人工撞击造成的

DOI：
10.1016/j.icarus.2021.114530
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.2
作者：
Honda Rie;Arakawa Masahiko;Shimaki Yuri;Shirai Kei;Yokota Yasuhiro;Kadono Toshihiko;Wada Koji;et al.
通讯作者：
et al.

Post shock heat induced by high-velocity oblique impacts on porous icy bodies

多孔冰体高速倾斜撞击引起的激波后热