Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

金星大気 / 雲物理 / 大気化学 / 物質循環 / 重力波パラメタリゼーション / 雲 / 大気微量成分 / 夜光

観測と比較可能な物質輸送モデルとして，濃硫酸エアロゾルからなる雲物理モデルを開発し，金星大気GCMに組み込んで数値シミュレーションを実施した。その結果，観測と整合的な雲分布の再現に成功し，雲分布の形成に対する大気大循環および惑星規模波動の役割を調べた。その結果，従来考えられていた平均子午面循環の効果よりも，極域における短周期擾乱に伴う下層からの水蒸気供給が重要であることを明らかにした。また，低緯度の雲底付近に見られる東西波数1の構造は，同高度に存在するケルビン波的な惑星規模波動に伴う温度偏差によって作られ，従来考えられていた鉛直流の効果は小さいことを示した。

金星は暴走温室効果によって高温高圧の気候状態が実現されていると考えられ，その気候システムを明らかにすることは地球の気候およびその変動を理解する上で非常に重要である。金星は厚い濃硫酸エアロゾルでできた雲によって完全にカバーされており，金星気候を理解するためには雲を含む物質循環と大気大循環の相互作用を明らかにすることが必要である。本研究では金星雲物理モデルを作成し，観測結果と整合的な雲分布の再現にはじめて成功した。本研究の結果は金星気候システムの理解の基礎となるだけでなく，近年多く発見されている系外惑星の表層環境の理解，さらには宇宙における生命の居住可能環境の理解にも資するものと期待される。

大気化学 / 太古代・原生代 / 物質循環 / メタン / タイタン / 有機物エアロゾル / 地球化学 / アストロバイオロジー / 地表環境 / 炭素同位体比 / 全球凍結現象

太古代と原生代の境界にあたる25-20億年前には、地球進化における最大規模の表層環境の変動があったことが知られている。この時代には、太古代のメタンを含む還元的な大気組成が、原生代以後の酸素を含む酸化的な組成へと変わり、また同時期に、大規模氷河期が繰り返し生じたことが示されている。しかしながら、このような大気組成の進化と気候変動の間にどのような因果関係があったのか、還元的大気をもつ天体の地表環境や物資循環はどのように成り立っているのか、といった詳細に関しては、ほとんどわかっていない。
本研究では、室内実験と野外採取試料の分析を行い、原生代初期及び太古代の地表環境や大気進化を明らかにすることを目的とする。本年度は、カナダ・オンタリオ州で採取した約23億年前の氷河性堆積物に対して、氷河期直後のオスミウムと炭素の同位体比の高解像度分析を行った。その結果、氷河の退氷に伴い、オスミウムの酸化的風化が開始していることを明らかにした。このことは、氷河期後の温暖化への環境変動が引き金となり、その結果として大気酸素濃度の増大が引き起こされていることを示唆する。
さらに室内実験においては、土星の衛星タイタンを例に、大気中にメタンを含む還元大気をもつ天体の地峡環境の安定性を調べた。具体的には、光化学反応により、大気中でメタンから生成される有機物エアロゾルの表面反応や成長率を実験的に求め、大気-表層間の物質循環やタイタンの大気組成に果たした役割を議論した。特に、最新のカッシーニ探査機による詳細な大気組成の観測結果と、我々の実験により予想される大気組成を比較し、有機物エアロゾルの表面反応が現在の大気組成を維持する役割を果たしていることを示した。

【研究分担者】
安藤紘基	京都産業大学	理学部	助教	(Kakenデータベース)
杉本憲彦	慶應義塾大学	法学部(日吉)	教授	(Kakenデータベース)
佐川英夫	京都産業大学	理学部	教授	(Kakenデータベース)
高谷康太郎	京都産業大学	理学部	教授	(Kakenデータベース)