平成26年度重点研究チーム年次報告書 · 様式. 平成27 年 4月21日....
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様式
平成27年 4月21日
平成26年度重点研究チーム年次報告書
1.研究チーム概要
研 究 チ ー ム の 名 称 水の起源と惑星進化における役割の解析
研究代表者 部局・専攻・氏名 理学研究科・地球惑星科学専攻・巽 好幸
当
該
年
度
指 導 学生 数 E 博士 10人,修士 12人,その他(学部生)12人
A外 部 資 金 E
A獲 得 実 績 E
科学研究費補助金 12,390千円,受託研究経費 0千円,
奨学寄附金 0千円
特許出願件数 0件
2.構成員
氏 名 部局・専攻
巽 好幸 理学研究科・地球惑星科学専攻
島 伸和 理学研究科・地球惑星科学専攻
荒川 政彦 理学研究科・地球惑星科学専攻
中村 昭子 理学研究科・地球惑星科学専攻
相川 祐理 理学研究科・地球惑星科学専攻
瀬戸 雄介 理学研究科・地球惑星科学専攻
吉岡 祥一 都市安全研究センター
保井 みなみ 自然科学系先端融合研究環・重点研究部
末次 竜 自然科学系先端融合研究環・重点研究部
陰山 聡 システム情報学研究科・計算科学専攻
寺門 靖高 人間発達環境学研究科・人間環境学専攻
廣瀬 敬 東京工業大学
小平 秀一 (独)海洋研究開発機構
Maurice Tivey ウッズホール海洋研究所
Patrick Michel コートダジュール天文台
3.研究成果の概要等について
<巽好幸>
惑星地球の進化過程の解析
今年度は主として、地球を特徴付ける珪長質マグマ活動の解析を行った。過去12万年間の日本列
島における噴火について、その規模と頻度を統計学的に解析し、山体噴火と巨大カルデラ噴火の
メカニズムが異なることを示し、それらのマグマ供給システムに対するモデルを提案した。また、
以上の解析に基づき、日本列島では今後100年間に約1%の確率で巨大カルデラ噴火が起きるこ
と、そしてその場合のハザードの予測を行った。
<島伸和>
海洋底ダイナミクスの研究
南マリアナ背弧海盆における観測で得られた各種地球物理学的データの解析結果を総合的に解
釈し、これらの成果を4つの論文として発表した。南極海の西Cosmonauts海での長期海底電磁気
観測データの解析結果をまとめて、論文として投稿した。インド洋のロドリゲス海嶺3重点にあ
る拡大軸付近で得られた長期海底電磁気観測データの解析を進めた。ノサップフラクチャーゾー
ンを対象にした研究航海を実施して観測データを取得し、この観測データの解析を始めた。MMR
法による海洋地殻の浅部比抵抗構造を明らかする新しい解析手法を開発した。
<荒川政彦>
はやぶさ2-SCI衝突実験に備えて、衝突クレーターの形成過程に関する総合的研究を行っている。
天体表層の物理的状態や表面重力を考慮して、重力支配域及び強度支配域におけるクレーター形
成実験を行ってきた。今年度はさらに粘性支配域におけるクレーター形成実験を開始した。強度
支配域の実験は、昨年度から稼働し始めた二段式水素ガス銃を用いて、2-6km/sでの実験をサボ分
離法により様々な弾丸を用いて開始した。一方、重力支配域の実験では特に衝突励起地震の発生
メカニズムと伝播特性に関する新しい知見を得た。
<中村昭子>
常温での鉄隕石破壊実験
サイズの異なる鉄隕石を岩石・金属・プラスチックに衝突させ、破壊の程度や破片サイズ分布を
調べた数年来の実験の結果をまとめて論文化した。実験には、宇宙科学研究所と熊本大学の二段
式軽ガス銃と、神戸大学の火薬銃を用いた。破壊の程度を衝突発生圧力で整理したところ、鉄隕
石の破壊の程度は、試料の大きさにより、試料が小さいほど壊れにくいことが示された。これは、
試料サイズが小さいほど圧力持続時間が短くなるためと考えられる。
<瀬戸雄介>
惑星構成物質の微細組織に関する鉱物学・結晶学的研究
今年度は、浮遊加熱炉を用いてコンドリュール組織を再現する実験装置の開発を行った。縦型管
状炉の選定、加熱制御システムの構築、温度校正やガス流量校正といった作業を行い、装置の初
期セットアップは概ね順調に進んでいる。また、X線回折パターンから、多結晶体の配向性・格
子歪を抽出するソフトウェアの開発も行った。アルゴリズムの高速化や、CPU並列化などの工夫
を行い、合成実験試料や天然の岩石への適用に成功しつつある。
<保井みなみ>
多孔質小惑星の衝突破壊強度に関する実験的研究及び氷レオロジーの新たな実験手法の確立
小惑星の衝突進化過程を考える上で重要な衝突破壊強度に対する複数回衝突の影響を調べるた
め、神戸大学の一段式軽ガス銃及び二段式軽ガス銃を用いて、多孔質石膏の複数回衝突破壊実験
を行った。そして、衝突破壊強度に対する衝突回数、衝突速度、衝突面の影響を明らかにした。
また、氷天体表面地形のテクトニクスを解明するために重要な氷物質のレオロジーを調べるた
め、温度85Kまで冷却可能な低温装置付き真空チャンバーを開発し、氷天体表層を模擬するH2O
氷、エタン氷を、真空下で昇華することなく作成することに成功した。
<吉岡祥一>
海洋プレートの沈み込みに伴う温度構造モデリングに関する研究
2編の第一著者の論文を国際誌に発表した。1編目はマリアナスラブ内の相転移に関する温度分
布で、運動方程式、エネルギー方程式、カイネティクスの方程式を同時に解く方法を開発し、そ
れを同スラブに適用した。2編目は関東地域下における海洋プレートの沈み込みに伴う温度分布
の数値シミュレーションに関する論文で、海溝型巨大地震の震源域と150~350℃の不安定すべり
を起こす温度がよく対応していること、房総半島沖SSEは粘土鉱物の相転移に伴う脱水によって
発生している可能性があることなどを示した。
<末次竜>
捕獲された微惑星の周惑星円盤内での分布及び散逸直前の周惑星円盤による微惑星捕獲過程
巨大惑星は、その形成過程において惑星周りに周惑星ガス円盤を形成したと考えられている。し
かし、衛星形成過程にも関わる周惑星円盤への固体物質の供給過程は不明な点が多い。そこで軌
道計算を用いて微惑星の供給過程及び供給後の円盤内での分布を調べた。その結果、固体物質は
近接遭遇した時に強いガス抵抗で捕獲され、その後の周惑星円盤内での固体物質の運動状態は三
種類(順行、逆行、非捕獲)に分類できることがわかった。一方、周惑星円盤が散逸する直前のガ
ス密度が低い場合には、近接遭遇時に捕獲されるのではなく、一時的に惑星周りを公転している
間にエネルギー次第に失い捕獲されることがわかった。これらの研究は論文投稿直前である。
4.論文・著書
[論文]
Hanyu, T., H. Kawabata, Y. Tatsumi, J-I. Kimura, H. Hyodo, K. Sato, Q. Chang, Y. Hirahara, T.
Takahashi, R. Senda, S. Nakai, Isotope evolution in the HIMU reservoir beneath St. Helena:
Implications for the mantle recycling of U and Th, Geochimica et Cosmochimica Acta, 143, 232-252,
2014.
Tatsumi, Y., T. Suzuki, H. Ozawa, K. Hirose, T. Hanyu, Y Ohishi, Accumulation of ‘anti-countinent’ at
the base of mantle and its recycling in mantle plumes, Geochimica et Cosmochimica Acta, 143, 23-33,
2014.
Tatsumi, Y., K. Suzuki-Kamata, Cause and risk catastrophic eruptions in the Japanese Archipelago,
Proceedings of the Japan Academy, Series B, 90, 347-352, 2014.
巽好幸・鈴木桂子, 焦眉の急,巨大カルデラ噴火―そのメカニズムとリスク, 科学, 84, 1208-1216,
2014.
Kawada, Y., M. Yamano, N. Seama, Hydrothermal heat mining in an incoming oceanic plate due to
aquifer thickening: Explaining the high heat flow anomaly observed around the Japan Trench,
Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 15, 1580-1599, 2014.
Seama, N., H. Sato, Y. Nogi, K. Okino, The Mantle Dynamics, the Crustal Formation, and the
Hydrothermal Activity of the Southern Mariana Trough Back-Arc Basin, Subseafloor Biosphere Linked
to Hydrothermal Systems; TAIGA Concept, edited by Ishibashi, J., K. Okino, and M. Sunamura,
Springer Japan, Tokyo, 215-227, 2015.
Seama, N., K. Okino, Asymmetric Seafloor Spreading of the Southern Mariana Trough Back-Arc Basin,
Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems; TAIGA Concept, edited by Ishibashi, J., K.
Okino, and M. Sunamura, Springer Japan, Tokyo, 253-260, 2015.
Matsuno, T., M. Kimura, N. Seama, Electrical Resistivity Structure of the Snail Site at the Southern
Mariana Trough Spreading Center, Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems; TAIGA
Concept, edited by Ishibashi, J., K. Okino, and M. Sunamura, Springer Japan, Tokyo, 241-251, 2015.
Sato, T., M. Mizuno, H. Takata, T. Yamada, Takehi, Seismic Structure and Seismicity in the Southern
Mariana Trough and Their Relation to Hydrothermal Activity, Subseafloor Biosphere Linked to
Hydrothermal Systems; TAIGA Concept, edited by Ishibashi, J., K. Okino, and M. Sunamura, Springer
Japan, Tokyo, 29-240, 2015.
Yasui, M., R. Hayama, M. Arakawa, Impact strength of small icy bodies that experienced multiple
colisions Icarus, 233, 293-305, 2014.
Leliwa-Kopystynski, J., M. Arakawa, Impacts experiments onto heterogeneous targets simulating impact
breccia: Implications for impact strength of asteroids and formation of the asteroid families, 235,
147-155, 2014. (国際共著)
Tsujido, S., M. Arakawa, A. Suzuki, M. Yasui, Experimental study on the ejecta-velocity distributions
caused by low-velocity impacts on quartz sand, The proceedings of Asteroids, Comets, Meteors (ACM),
2014.
Yasui, M., E. Matsumoto, M. Arakawa, K., Matsue, N. Kobayashi, Experimental study on the
impact-induced seismic wave propagating through granular materials: Implications for a future asteroid
mission, The proceedings of Asteroids, Comets, Meteors (ACM), 2014.
Kiuchi, M., A. Nakamura, Relationship between regolith particle size and porosity on small bodies, Icarus
239, 291-293, 2014.
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study of impact-cratering damage on brittle cylindrical column model as a fundamental component of
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Katsura, T., A. Nakamura, A. Takabe, T. Okamoto, K. Sangen, S. Hasegawa, X. Liu, T. Mashimo,
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Kiuchi, M., A.M. Nakamura, Corrigendum to “Relationship between regolith particle size and porosity on
small bodies” [Icarus 239 (2014) 291-293], Icarus, 248, 221, 2015.
Kim, K., I. Katayama, S. Wallis, K. Michibayashi, A. Miyake, Y. Seto, S. Azuma, Journal of Geophysical
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Nagaya, T., S.R. Wallis, H. Kobayashi, K. Michibayashi, T. Mizukami, Y. Seto, A. Miyake, M.
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Ji, Y. S. Yoshioka, Effects of slab geometry and obliquity on the interplate thermal regime associated with
the subduction of three-dimensionally curved oceanic plates, Geoscience Frontiers, 6, 61-78, 2015.
Yoshioka, S., Y. Torii, M.R. Riedel, Impact of phase change kinetics on the Mariana slab within the
framework of 2-D mantle convection, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 240, 70-81, 2015.
(国際共著)
Yoshioka, S., R.Takagi, T. Matsumoto, Relationship between temperatures and fault slips on the upper
surface of the subducting Philippine Sea plate beneath the Kanto district, central Japan, Geophysical
Journal International, 201, 878-890, 2015.
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Tivey, M.A., H.P. Johnson, M.S. Salmi, M. Hutnak, High-resolution near-bottom vector magnetic anomalies over Raven Hydrothermal Field, Endeavour Segment, Juan de Fuca Ridge, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SOLID EARTH, 119, 7389-7403, 2014. (国際共著)
Salmi, M.S., H.P. Johnson, M.A. Tivey, M. Hutnak, Quantitative estimate of heat flow from amid-ocean ridge axial valley, Raven field, Juan de Fuca Ridge: Observations and inferences, OURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SOLID EARTH, 119, 6841-6854, 2014. (国際共著)
Thal, J., M. Tivey, D. Yoerger, N. Joens, W. Bach, Geologic setting of PACManus hydrothermal area - High resolution mapping and in situ observations, MARINE GEOLOGY, 355, 98-114, 2014. (国
際共著)
[著書]
巽 好幸, 和食はなぜ美味しい―日本列島の贈りもの, 208p, 岩波書店, 2014.
富岡 尚敬, 瀬戸 雄介, マイクロビームアナリシス・ハンドブック 第7章1節 電子顕微鏡法, オ
ーム社, 2014.
瀬戸 雄介, 永井 隆哉, マイクロビームアナリシス・ハンドブック 第7章3節 X 線・放射光利用
分析法, オーム社, 2014.
5.関連活動及び特記事項
(1)学位
(博士) 5名
(修士) 8名
(2)その他
[招待講演]
佐藤暢・佐藤太一・町田嗣樹・仙田量子・松野哲男・島伸和・中村謙太郎・森下知晃・野木義史
・沖野郷子,南西インド海嶺中央におけるマントルから地殻の不均質(2)-地殻-,日本地球惑星
科学連合2014年大会,パシフィコ横浜,2014年4月,招待.
[国内学会発表]
松野哲男・島伸和・佐藤暢・佐藤太一・仙田量子・町田嗣樹・中村謙太郎・森下知晃・水間恵子
・野木義史・沖野郷子, 南西インド海嶺におけるマントルからの地殻の不均質(1)-上部マント
ル-,日本地球惑星科学連合2014年大会,パシフィコ横浜, 2014年4月,口頭発表(一般).
松野哲男・野木義史・島伸和,東南極大陸縁辺部の上部マントル比抵抗構造,日本地球惑星科学連
合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
川田佳史・山野誠・島伸和, 東北日本の熱流量異常を説明する熱モデル:海溝軸に向かって厚く
なる透水層内で起こる熱水循環による熱の汲み上げ,日本地球惑星科学連合2014年大会,パシフ
ィコ横浜, 2014年5月,口頭発表(一般).
松野哲男・木村真穂・島伸和, 南部マリアナトラフ内スネイル熱水サイトの比抵抗構造,日本地球
惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年5月,ポスター発表.
島伸和・中東和夫・飯塚絵梨・北川高行・藤井昌和・沖野郷子・野木義史・奈須俊勝, ノサップ
フラクチャーゾーンにおける重力・地磁気・海底地形調査の概要, ブルーアース2015, 東京海
洋大学(品川キャンパス),2015年3月, ポスター発表.
佐伯孝尚・今村裕志・澤田 崇・荒川政彦・高木靖彦・門野敏彦・和田浩二・早川雅彦・白井慶・
岡本千里・小川和律・飯島祐一, はやぶさ2の衝突装置,日本地球惑星科学連合2014年大会,パ
シフィコ横浜, 2014年4月,口頭発表(一般).
松榮一真・荒川政彦・保井みなみ, 砂を伝播する衝突励起応力の減衰過程に関する実験的研究,日
本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
河本泰成・荒川政彦・保井みなみ, 氷・岩石微惑星の衝突破壊に関する実験的研究:同サイズ天
体の衝突破壊に対する衝突角度の影響,日本地球惑星科学連合2014年大会,パシフィコ横浜,
2014年4月,口頭発表(一般).
津田彰子・小川和律・坂谷尚哉・荒川政彦・保井みなみ, 焼結ガラスビーズの熱伝導率と音速の
測定実験,日本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
荒川政彦, 惑星科学界における小型惑星探査計画の検討状況,日本地球惑星科学連合2014年大会,
パシフィコ横浜, 2014年4月,口頭発表(一般).
門野敏彦・荒川政彦・辻堂さやか・保井みなみ・長谷川直・黒澤耕介・白井慶・早川雅彦・岡本
千里・佐伯孝尚・今村裕志・矢野創・中澤暁・小川和律・飯島祐一・平田成・高木靖彦・和田
浩二, はやぶさ2・SCIの地上較正実験:クレーターサイズについて,日本地球惑星科学連合2014
年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
高野翔太・荒川政彦・保井みなみ, 氷衛星表面を模擬した氷・砂混合物に対するクレーター形成
実験,日本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
保井みなみ・横田みずき・坂本花菜・荒川政彦, 多孔質物質の動的圧密実験:微惑星前駆天体の
衝突圧密への応用,日本地球惑星科学連合2014年大会,パシフィコ横浜, 2014年4月,口頭発表(一
般).
松本恵里・保井みなみ・荒川政彦, 流体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究,日本地球惑
星科学連合2014年大会,パシフィコ横浜, 2014年4月,口頭発表(一般).
土’山明・島田玲・道上達広・荒川政彦・長谷川直・中野司, かんらん岩および玄武岩高速衝突
破片の3次元形状分布 : はやぶさ粒子との比較, 日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東北大学
片平キャンパス, 2014年9月,口頭発表(一般).
坂谷尚哉・小川和律・本田理恵・荒川政彦・田中智, 真空下における紛体熱伝導率の空隙率依存
性測定実験と微惑星の初期熱進化への応用, 日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東北大学片平
キャンパス, 2014年9月,ポスター発表.
松榮一真・荒川政彦・保井みなみ・松本恵里・辻堂さやか・高野翔太・小林直樹・長谷川直, 粉
流体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究II, 日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東北
大学片平キャンパス, 2014年9月,口頭発表(一般).
荒川政彦・和田浩二・小川和津・澤田弘崇・石橋高・白井慶・本田理恵・坂谷尚哉・早川基・門
野敏彦・小林正規・木村宏・中澤暁, はやぶさ2分離カメラ(DCAM3-D)の開発状況とサイエンス,
日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東北大学片平キャンパス, 2014年9月,口頭発表(一般).
辻堂さやか・保井みなみ・荒川政彦・松榮一真・高野翔太・長谷川直, 高速度域におけるクレー
ターエジェクタ速度のスケール則に関する実験的研究, 日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東
北大学片平キャンパス, 2014年9月,口頭発表(一般).
高野翔太・荒川政彦・保井みなみ, 氷地殻を模擬した氷・砂混合物に対する高速度クレーター形
成実験, 日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東北大学片平キャンパス, 2014年9月,口頭発表(一
般).
荒川政彦・齋田美香・保井みなみ, 雪・氷の二層構造標的上へのクレーター形成実験, 雪氷研究
大会(2014・八戸), 八戸工業大学, 2014年9月,口頭発表(一般).
保井みなみ・横田みずき・坂本花菜・荒川政彦, 雪の衝突圧密に関する実験的研究, 雪氷研究大
会(2014・八戸), 八戸工業大学, 2014年9月,口頭発表(一般).
保井みなみ・松榮一真・荒川政彦・辻堂さやか・高野翔太・長谷川直, 粉粒体を伝播する衝突励
起地震に関する実験的研究, 平成26年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム, 宇宙科学研
究所 2015年2月,口頭発表(一般).
大村知美・紫垣沙央・田口英理根・鈴木絢子・黒澤耕介・長谷川直・平井隆之・中村昭子・門野
敏彦・荒川政彦・杉田精司, 堆積岩に対する斜め衝突クレーター形成実験, 平成26年度宇宙科
学に関する室内実験シンポジウム, 宇宙科学研究所 2015年2月,口頭発表(一般).
和田浩二・中村昭子・黒澤 耕介・SCI チーム・TIR チーム , TIRによるSCIクレーター
の検出方法の検討,日本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター
発表.
大村知美・木内真人・Guttler Carsten・中村昭子 , 遠心加速装置を用いた粉体層密過程の
実験的研究,日本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
岡本尚也・中村昭子・長谷川直 , 高空隙ターゲットに形成されるキャビティ形状・衝突
破壊のスケーリング解析,日本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,
ポスター発表.
木内真人・中村昭子 , 小天体表面における粒子サイズと空隙率の関係,日本地球惑星科学連
合2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
桂武邦・中村昭子・高部彩奈・岡本尚也・三軒一義・長谷川直・Liu Xun・真下茂 , 鉄隕
石衝突破壊強度の試料サイズ依存性,日本地球惑星科学連合2014年大会, パシフィコ横浜,
2014年4月,ポスター発表.
黒澤耕介・千秋博紀・和田浩二・三上峻・平田成・鎌田俊一・石原吉明・玄田英典・中
村昭子・高田淑子 , iSALE shock physics code を用いた衝突計算,日本地球惑星科学連合
2014年大会, パシフィコ横浜, 2014年4月,ポスター発表.
長岡宏樹・中村昭子・鈴木絢子・長谷川直 , 小惑星レゴリス模擬標的に対する衝突実験
:他天体由来インパクターの破壊と捕獲,日本地球惑星科学連合2014年大会,パシフィコ横
浜, 2014年5月,口頭発表(一般).
千秋博紀・荒井武彦・黒沢耕介・和田浩二・中村昭子・チームTDSS(はやぶさ2プロジ
ェクト ) , TIRによるSCIクレータ検出方法の検討~クレータの熱進化モデル~, 日本惑
星科学会2014年秋季講演会, 東北大学片平キャンパス, 2014年9月,口頭発表(一般).
原田竣也・中村昭子・岡本尚也・鈴木絢子・長谷川直 , 低密度天体への脆性衝突体の挙
動に関する実験的研究, 日本惑星科学会2014年秋季講演会, 東北大学片平キャンパス, 2014
年9月,口頭発表(一般).
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