Solid Planetary Science Group Seminar
2009 first half

Wed 9:30-12:00 @ISAS A-5F conference room

Kato, Fujimura, Tanaka, Iwata, Hayakawa, and Okada Laboratory,
Planetary Science Group,
Institute of Space and Astronautical Science,
Japan Aerospace Exploration Agency.

- Everyone is welcomed -

April   -   May   -   June   -   July   -   August   -   September

April

2009-04-22 Ryuhei Yamada JAXA presentation
月内部構造探査計画と探査用地震計の性能
現在、日本の月探査衛星「かぐや」やインドの「Chandrayaan」などで 精力的に月表面観測や重力場観測が行われ、 月に対する新たな知見が次々と得られていっている。 一方で、月の起源や進化に関する議論の更なる進展には、 このような表面探査に加え、月内部構造を高分解能で調べ、 表面から中心に到るまでの物質分布を明らかにする事が必要である。 地震観測は、地球の例が示すよう天体内部の構造を高分解能で調べることができる有力な手法である。 本発表では、まず、現在までに計画または実行されてきた月・惑星地震探査について述べ、 それらにより得られた科学的成果と、残された課題について簡潔に述べる。 次に、現在検討されている将来の月内部構造探査計画とその使用候補となる地震計の性能について述べる。 特にペネトレータ搭載用地震計と軟着陸機用地震計について、 これまでの研究を通して、達成された (または達成可能な) 性能を示すとともに、 それらを用いることによって得られる科学的成果について議論する予定である。

May

2009-05-13 Naoki Kobayashi JAXA presentation
全地球地震学
大気質量は固体地球の百万分の一しかなく、 また固体 (海洋) と大気の間で密度、弾性波速度とも大きく異なる。 そのため伝統的な地震学では大気の存在を無視している。 大気と固体地球の相互作用の一例として 我々が 10 年程前にその存在を予測し発見した常時自由振動という現象がある。 常時自由振動は mHz 帯の地球自由振動が 大地震が生じていない期間でも常時観測される現象で、 主に伸び縮みモードの基本振動で観測される。 また大気音波とブランチが交差する周期で 20 から 40% の振幅超過が観測されている。 こうした特長は大気側に振動源がないと説明がつかない。 もう一つの例は地震に伴って生じる電離圏擾乱や大気音波である。 周期 10 秒以上の音波モードを固体を含めた全地球モデルで 100 万個計算し、 地震に伴う音波の伝播をグローバルに計算した。 そうした音波の観測例、計算例として 岩手内陸地震で励起され千葉県の夷隅観測所で観測された低周期音波を紹介する。 またモデル計算の結果は電離圏での TEC 変動の伝播をも良く表現する。
2009-05-27 Kisara Uemoto Tokyo Univ. M1 presentation
松本市街地における GPS 地殻変動観測 (2008) (学部卒論発表)
長野県松本市南部の牛伏寺断層もしくはその近傍では、まれに地震が発生している。 過去のデータより、松本市街地で M7 クラスの被害地震がおこる可能性は十分にあるといえる。 本研究では、1 cm レベルの精度の良い GPS 観測によって、 松本市街地における地震発生の前兆を見ることを目的とし、 2002 年松本群発地震の震源断層の北西側延長線上にある松本市役所を中心に、 連日観測を実施した。その結果について考察を述べる。
2009-05-27 Mina Ogawa JAXA presentation
「かぐや」軌道情報の作成方法と精度
月周回衛星「かぐや」のバス運用や、LISM などのミッションデータ解析 (の初期値) として使われている位置・速度情報 (SOSCF, A04_ORBIT) は、 既存の月重力場モデル LP100J を使用した軌道決定値と、 姿勢・軌道制御による並進加速度の計画値に基づいて予測されたものである。 軌道決定、予測方法の概要を説明するとともに、 定常段階中に配信された位置・速度情報の精度の目安を紹介する。

June

2009-06-03 Shingo Kobayashi JAXA presentation
ガンマ線リモートセンシング 〜かぐや搭載ガンマ線分光計による月探査〜
日本の月探査衛星「かぐや」に搭載されたガンマ線分光計 (Kaguya Gamma-Ray Spectromter, KGRS) は、 スターリング冷凍機で 80K に冷却した高純度ゲルマニウムを検出部に採用することで、 月探査史上最高の性能で月面の元素分布を観測している。 本発表では、まず月面における放射線環境 (銀河宇宙線・ガンマ線・中性子) とガンマ線リモートセンシングの原理について解説する。 次に KGRS の性能、月ガンマ線の観測結果、各種の特殊運用の成果について述べる。 KGRS の大きな特徴の1つは、 非常に優れたエネルギー分解能で月面ガンマ線を分光することが可能なため、 グランドトゥルースを利用することなく 高い信頼性で月面の自然放射性元素の濃度を求めることができることにある。 しかしながら、 そのためには空間応答関数と呼ばれる検出器の応答を記述したデータセットが不可欠であり、 KGRS では粒子輸送計算ライブラリである Geant4 を用いて検出器をモデリングし そのデータセットを作成している。 空間応答関数から導き出される月面の自然放射性元素の量は、 月サンプルのいくつかの性質を説明することに成功している。 K, Th, U の月面濃度決定のための一連の研究と現状の成果について報告する。
2009-06-10 Chisato Okamoto JAXA presentation
小惑星の衝突破壊現象と天体内部構造が衝突破壊に及ぼす影響
小惑星は、惑星形成過程の様々な歴史を凍結していると考えられ、 惑星形成を考える上で非常に重要な存在である。 近年、大望遠鏡による小惑星の観測や惑星探査により、 小惑星が様々な内部構造を持つことが明らかになってきた。 形成当初、高い空隙率を持った天体は、内部熱進化により、 地球の金属コアと岩石マントルのように内部に層状構造を形成したと考えられ、 この過程により、天体の内部構造は複雑なものになる。 天体は衝突破壊・合体をくり返し、惑星へと成長したと考えられており、 惑星形成を考えるためには、天体の内部構造の衝突破壊への影響を考える必要がある。 しかし、このような内部構造を持つ天体に起こる衝突破壊現象はあまり分かっていない。 そこで本研究では、層構造を持つ微惑星の衝突破壊を調べるために、 惑星形成初期段階に多数存在したであろう、 圧密焼結作用によって層構造を持った天体模擬試料を用いて衝突実験を行ってきた。 セミナーでは小惑星研究の背景と 本研究により得られた層構造を持つ天体への衝突破壊の結果について報告する。
2009-06-17 Yusuke Kobayashi Tokyo Univ. M2 presentation
Dark Mantle Deposits (DMD) Study
月面には、mare よりも反射率が低く暗い領域である DMD が存在している。 これまでの研究により DMD は、 dike に溜まった CO などのガス爆発により噴出した mantle 物質が急冷されてできた glass beads と、 よりゆっくり冷えて結晶化した black beads が主な構成物質であると考えられている。 特に噴出口が特定されており、 そこを中心にリング状に分布している Orientale ring DMD はリング半径、 噴出口の形状などから、mantle 噴出モデルが考えられ、 噴出速度や CO 含有量などが見積もられた。 しかし、DMD 研究の多くは Clementine のデータを用いて行われてきたため、 DMD 構成物質の詳細な分布を知ることができず、 月面に数多く存在する localized DMD と呼ばれる小さな DMD についての研究はあまり行われていない。 そこで、かぐや MI、SP により可能となる DMD 構成物質の詳細分布データから導くことができるであろう結果としてどのような物が考えられるか検討し、 修論へとつなげていく。
2009-06-24 Makoto Hareyama JAXA presentation
銀河宇宙線と月のアルベドガンマ線
月は天球でガンマ線でもっとも明るく光っている天体の一つである。 このガンマ線は、 宇宙を飛び交う高エネルギーの粒子線 = 銀河宇宙線が月の表層物質と衝突し、 様々な過程を経て生成されたガンマ線の一部が月表層から漏れだしたものである。 これらガンマ線には核ガンマ線も含まれ、 かぐや GRS ではこれら核ガンマ線を観測し月の元素組成を明らかにしようとしている。 このような銀河宇宙線を利用したガンマ線観測では、 観測天体近くでの銀河宇宙線の様子をよく理解し、 アルベドガンマ線との関係を知ることが重要である。 セミナーでは、 現在の銀河宇宙線研究についてレビューし月での銀河宇宙線環境について概観するとともに、 宇宙線と最も直接的な関係があると考えられる 8 MeV 以上の月アルベドガンマ線のかぐや GRS での観測結果について紹介し、 銀河宇宙線と月アルベドガンマ線の関係について議論する。

July

2009-07-01 Tomokatsu Morota JAXA presentation
月のクレータ生成率不均質: I. 過去研究のレビューと現状
太陽系の多くの衛星では、自転周期と公転周期が同期しており、 常に公転運動の進行方向に同一面を向けている。 この同期回転は衛星表面において、 クレータ生成頻度に空間的な不均質を引き起こすことが予想される。 理論的に、その不均質の程度は (1) 衝突天体の惑星系に対する相対速度、 (2) 衛星の公転軌道速度に依存すると考えられる。 外惑星の衛星は公転軌道速度が大きいため、 クレータ生成率不均質の程度はかなり大きいと予想され、研究が進んできた。 一方、月も同様に同期回転しているが、 公転軌道速度が比較的小さいために不均質の影響は無視されてきた。 しかし近年、月面のクレータ分布から、 実際に月でもクレータ生成頻度が不均質である (あった) ことが明らかとなったことで、 様々なアプローチから月のクレータ生成率不均質研究が行われるようになった。 本発表では、生成率不均質研究の簡単なレビューとその重要性について紹介し、 次の発表への前フリとしたい。
2009-07-01 Taichi Kawamura Tokyo Univ. D1 presentation
月のクレータ生成率不均質: II. 月震計データから見たクレータ生成率不均質
アポロの月震観測では 1744 の隕石衝突が観測されている。 月震観測は 1969-1977 の約 8 年間ほぼ絶え間なく月面の衝突現象を観測しており、 micrometeorite と呼ばれる 1 g 程度の物体の衝突から約 10 t の隕石の衝突まで 幅広い衝突現象を観測している。 これほど長期間、 連続的に幅広い規模の衝突現象を観測し続けた例と言うのは珍しく、 これらの隕石衝突のデータは現在の月、 地球近辺での衝突現象に様子を知るための貴重なデータであると言える。 これまでの月震データを用いた隕石衝突の研究は月の内部構造の推定としたものがほとんどであり、 その空間分布などに注目した例は少ない。 本研究では月震データから震源が決められている隕石衝突の衝突地点の空間分布に注目する。 先の発表で紹介されたように近年、 月のクレータ生成率不均質研究が盛んに行われており、 月面のクレータ生成頻度に空間的な不均質があることが指摘されている。 月震データからもその傾向が見られると考えられ、 発表では月震データから見る月面の隕石衝突の分布、 それらの不均一性について議論する。
2009-07-15 Maho Ogawa Tokyo Univ. M1 paper review
N. Hirata, O.S. Barnouin-Jha, C. Honda, R. Nakamura, H. Miyamoto, S. Sasaki, H. Demura, A.M. Nakamura, T. Michikami, R.W. Gaskell, and J. Saito, A survey of possible impact structures on 25143 Itokawa, Icarus 200 (2009) 486-502.
探査機はやぶさによって撮影された画像から、 小惑星 25143 イトカワ表面で衝突クレーターと考えられるものの地形と規模を調査した。 この論文では、イトカワのクレーター候補地とその特徴を列挙し、それらの起源について議論している。 円形の低地、平らまたは凸面の底面をもつ円形の地形、 なめらかな表面をもつ円形の地形、の三つがクレーターの可能性のあるものと特定された。 さまざまな地形の 38 の候補地 (底面は粗いもの、滑らかなもの、鞍型のものがあり、持ち上がった rim がなく、 フレッシュな物質が露出している) について調査が行われた。 深さ/直径比の平均は 0.08 ± 0.03。 これらのクレーターは他の小惑星で見られるクレーターに比べて非常に浅い。 このようにクレーターが浅くなったのは、 (1) クレーター形成プロセスに影響しているターゲットの曲率、 (2) 衝突によってできたのではない rim、 (3) クレーターを細粒の物質が満たした、ということの結果によると考えられる。
2009-07-15 Yosuke Inoue Tokyo Univ. M1 paper review
J.J. Hagerty, D.J. Lawrence, B.R. Hawke, and L.R. Gaddis, Thorium abundances on the Aristarchus plateau: Insights into the composition of the Aristarchus pyroclastic glass deposits, Journal of Geophysical Research 114 (2009) E04002.
月の Aristarchus 地域に特徴的であるのは、 Aristarchus 台地において Th を多く含んでいることである。 その要因として、液相濃集元素に富んだ material が (1) マグマに取り込まれ噴出した、 (2) Aristarchus クレーターによって台地下の Th に富んだ部分が曝け出された、 という二つの可能性が考えられている。 しかし、Apollo のデータを用いた先行研究では Th 量の精度が不十分で、 両者を区別できなかった。 本論文では LP-GRS の Th データなどを用い、 新しい手法で Aristarchus 台地の詳細な Th 分布マップを作成し、 (1), (2) の判定に制約を与えた。 この結果をもとに、Aristarchus deposits のソースであるマグマの組成を推定し、 それは熱放射性元素を多く含んでいた。
2009-07-29 Kazunori Ogawa JAXA paper review
K. Pahlevan and D. J. Stevenson, Equilibration in the aftermath of the lunar-forming giant impact, Earth and Planetary Science Letters 262 (2007) 438-449.
月の起源における巨大衝突説の過去の研究では、 月物質の大部分は衝突天体に由来することが言われている。 そのため現在の地球と月の酸素同位体比がほぼ等しいことが問題となっていた。 これを説明するため、 巨大衝突の後に地球マントルと月円盤の物質が混じり合うモデルを検討した。 その結果、 円盤が冷えて対流が止まるまでの 102-103 yr の間に十分に物質交換が行われ、 酸素同位体比が等しくなる可能性を示した。
2009-07-29 Yusuke Kobayashi Tokyo Univ. M2 paper review
R. Ziethe, K. Seiferlin, and H. Hiesinger, Duration and extent of lunar volcanism: Comparison of 3D convection models to mare basalt ages, Planetary and Space Science 57 (2009) 784-796.
月のような小さな固体天体は急速に冷却され、 マグマの溶解層は固結してしまうはずだが、 月のマグマ噴出は約 3.0 Ga と長期間に渡って起きていたと考えられている。 そこで、3D マントル対流モデル計算を用いて、 マグマ溶解層がどのような期間、どのような規模で存在し得るかを見積もった。 lithosphere の成長と、megaregolith 層による断熱効果により、 溶解層の存続期間がクレータ年代学により得た玄武岩年代と一致する結果を得た。

August

2009-08-26 Kisara Uemoto Tokyo Univ. M1 paper review
J.T.S. Cahill, P.G. Lucey, and M.A. Wieczorek, The compositional variations of the lunar crust: Results from radiative transfer modeling of central peak spectra, Journal of Geophysical Research, in press.
月の地殻は深さ毎に異なる組成を持つと考えられている。 本論文ではこのことを検証する。 クレーターの中央丘は、クレーター生成時に地下深くから盛り上がってきたものと考えられており、 その時の深度と地殻の厚さの関係から、インパクトクレーターの中央丘を鉱物学的に調べ、 地下構造を推察する。 55 個のインパクトクレーターをクレメンタインの可視および近赤外スペクトルで解析した結果、 地殻が厚いほど斜長石に富み、地殻が薄いほどマフィック鉱物に富むこと、 また、地殻が深くなるに伴いマフィック鉱物/斜長石の比率は高くなること等がわかった。

September

2009-09-02 Yasuhiro Yokota JAXA presentation
月の可視・近赤外域の測光関数: かぐやスペクトルプロファイラの測光補正
月の可視・近赤外反射スペクトルは、観測の幾何学条件によって変化する。 そのため、かぐやスペクトルプロファイラ (SP) が取得した 7000 周回を超える分光観測データも、 詳細な鉱物組成解析の前に適切な測光補正が必要である。 月データの測光補正の先行研究には、SP に応用する上では三つの問題が残されていた。 一つ目は観測波長である。可視から近赤外まで連続的なバンドで補正法が必要だが、 特に近赤外域では利用可能な過去データがない。 二つ目は地質依存性である。 高地・海など地質区分により測光関数がどれだけ異なるかの検討が十分とはいえない。 三つ目は大きい入射角・位相角での適用性検証が不十分という点である。 月の高緯度地域はそのような角度でしか観測できない。 しかし、例えば過去のクレメンタインの補正済み反射率は、 高緯度地域でどれだけ信頼できるのか十分わかっていなかった。 本講演では、上記三点を考慮して SP データ自身から SP 補正用の測光関数 (簡略化 Hapke モデル) のパラメータを決めた結果を報告する。 また、月全球に対する補正適用結果についても議論する。
2009-09-16 (4F) Taichi Kawamura Tokyo Univ. D1 presentation
月面重力計 LSG を用いた Unlocated Deep Moonquakes の震源決定
月の起源や進化を考える上でその内部構造は重要な情報である。 その有力な情 報源の一つがアポロの月震観測データであり、 これまでに月震データを用いた月の地殻の厚さの推定などが行われてきた。 しかし観測点が限られているなどの問題から月の深部の構造などは未だに明らかにされていない。 我々はこれまでの研究でアポロ 17 号の月面重力計 LSG が月震計として機能していることを示した。 本研究では LSG のデータを加えたあたらしい月震データセットを用いることで これまで震源が決められていなかった深発月震の震源決定を試みる。 このような unlocated deep moonquake の中には震源がネットワークから遠く、 月の深部を 通って観測点に伝わるようなイベントがある可能性が指摘されており、 震源を特定することでこれまでよりも深い月の内部構造の情報が得られるかもしれない。 Unlocated deep moonquake は 60 個報告されており、 本研究ではそのうち 40 個の震源決定を試み、5 つの深発月震の震源決定に成功した。 そのうちの一つは過去に見つかっている深発月震と比べても最もネットワークから遠く、 今後の解析で月の深部の情報が得られる可能性がある。
2009-09-16 (4F) Naoya Sakatani Titech B4 paper review
J.W. Head, S.L. Murchie, L.M. Prockter, S.C. Solomon, C.R. Chapman, R.G. Strom, T.R. Watters, D.T. Blewett, J.J. Gillis-Davis, C.I. Fassett, J.L. Dickson, G.A. Morgan, and L. Kerber, Volcanism on Mercury: Evidence from the first MESSENGER flyby for extrusive and explosive activity and the volcanic origin of plains, Earth and Planetary Science Letters, in press.
過去の水星探査はマリナー 10 号によって始まり、 水星表面の約 50% を撮影し、火山活動の証拠が確認された。 水星探査機 MESSENGER は 2008 年 1 月に水星をフライバイし、 新たに表面の 21% を撮影した。 この論文は新たに発見された火山活動による構造についてまとめたものである。 これにより Caloris basin の縁周辺に火山活動があったことの様々な証拠が見つかり、 水星表面を形成するのに火山活動が重要な位置を占めていることが確認された。