地球型惑星固体探査パネル 倉本 圭・大谷栄治.

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1 地球型惑星固体探査パネル 倉本 圭・大谷栄治

2 内容 公募提案のオーバービュー 公募提案とパネル試案に基づいた科学目標の整理

3 「将来の月惑星科学・ 探査において最も重要になるであろう 第一級の科学」 提案状況
パネル間では最多の提案を得た 計20案 (一部他パネルと重複するものも含む) 月=7, 火星=8, 複・その他=5 水星あるいは金星のみを対象とする提案なし 複数天体を念頭に置いた提案に含まれている 提案スタイルは様々 科学の提示に力点があるもの 手法に力点があるもの

4 月の起源と進化における重要科学項目の解明
月全球の主要元素分布探査 月の表裏地殻のサンプルリターン：月出発物質への同位体組成制約 月コペルニクスクレータからの地殻・マントル岩石のサンプルリターン 月コペルニクスクレータのリターンサンプルの年代分析による太陽系相対年代学（クレータ年代学）の検証と確立 月最古に形成された斜長岩地殻の物質探査 火星空中探査 “Small is beautiful” Missions：小型軽量多点型の化学探査が惑星物理・地質学と生物学をつなぐ 火星における大気･表層相互作用 火星の火成岩探査による固体火星の進化と表層環境との相互作用の解明 火星気候変動解明のための堆積岩探査 惑星表面年代のその場計測探査 レーザ絶縁破壊分光観測による惑星表層物質の元素分析 炭素塩素含有物からの月惑星探査 測地学的手法（回転変動・重力計測）による月・惑星内部構造探査 火星内部構造探査と進化 複数ランダーによる火星内部構造のネットワーク探査 常時自由振動で見る火星のコアサイズ 月震計ネットワークによる月内部構造探査 氷衛星の多様な内部進化と地球との比較

5 月・地球型惑星の位置付け： 太陽系の中での地球を知る
連合大会からの 修正試案 月・地球型惑星の位置付け： 太陽系の中での地球を知る 物質：主要元素・同位体組成の対比 太陽からの距離による組成勾配 (Fe酸化度，揮発性元素量) 組成勾配から独立な固有性 構造：形成・分化機構の対比 各天体の表層環境・内部構造に普遍性と特殊性 サイズ・材料物質・境界条件の違いの効果 月・水星・火星：初期の地質記録を保存 地球の初期分化の機構を探るために適したフィールド 金星：地球とほぼ同サイズ・密度．内部探査の技術的困難を除くと最重要比 較対象． 地質活動：固体地球の活動を特徴づけるプレートテクトニクスとの対比 月・火星・水星：モノプレートテクトニクス 金星：プルームテクトニクス？ 表層環境：大気の起源と進化・表層環境史の対比 大気・水圏・氷圏の活動・変動・進化とその機構 (特に火星・タイタン) 固体惑星システムとの物質的・力学的結合，共進化 (火星・金星 ・タイタン） 生命の可能性 (火星，外惑星衛星)

6 科学目標の整理 募集提案には科学と手法が併記 第1段パネルの役割は科学目標の抽出．
探査手法について一定の考慮をしつつ、提案の科学面に重点を置いて「トップサイエンスの抽出」を行いたい 「我が国の独創性」も重要な観点 抽出へ向けて今回はパネル提案と20提案をベースに科学目標を整理

7 二大目標 全体組成と内部構造の決定 表層環境の進化史・変動過程の解明 月 火星 絶対時間目盛の確立による進化史の定量 火星大気組成の決定
火星浮遊ダストの精密分析 火星堆積岩・火成岩の層序・シーケンスの物質同定 火星大気・表層相互作用のモニタリング 火星多点分散計測

8 月の起源と進化における重要科学項目の解明
月全球の主要元素分布探査 月の表裏地殻のサンプルリターン：月出発物質への同位体組成制約 月コペルニクスクレータからの地殻・マントル岩石のサンプルリターン 月コペルニクスクレータのリターンサンプルの年代分析による太陽系相対年代学（クレータ年代学）の検証と確立 月最古に形成された斜長岩地殻の物質探査 全体組成と内部構造の決定 火星空中探査 “Small is beautiful” Missions：小型軽量多点型の化学探査が惑星物理・地質学と生物学をつなぐ 火星における大気･表層相互作用 火星の火成岩探査による固体火星の進化と表層環境との相互作用の解明 火星気候変動解明のための堆積岩探査 惑星表面年代のその場計測探査 レーザ絶縁破壊分光観測による惑星表層物質の元素分析 炭素塩素含有物からの月惑星探査 測地学的手法（回転変動・重力計測）による月・惑星内部構造探査 火星内部構造探査と進化 複数ランダーによる火星内部構造のネットワーク探査 常時自由振動で見る火星のコアサイズ 月震計ネットワークによる月内部構造探査 氷衛星の多様な内部進化と地球との比較

9 全体組成と内部構造の決定 内部構造探査 地表物質調査と内部物理探査の共同が重要 地球外天体では未だにきちんとなされていない
内部構造探査が唯一行われた月においてもデータ精度が低く，地殻厚や核の有無・サイズ等不明 地表物質調査と内部物理探査の共同が重要 内部物理探査の獲得した物理パラメタ（地震波速度や密度など）を物質組成に翻訳

10 全体組成と内部構造の決定 月 地球-月系の起源を説明する巨大衝突説を検証する上で重要
地震活動が確認済．観測の高精度化によって，他手法と相補的に内部構造決定の向上が期待できる．中止となったがLunar-A計画により，コミュニティに知見蓄積がある． かぐやにより地殻深部物質の露出地域が確認．地殻・マントル組成を制約するための好適地が存在． 火星 地殻・コアの規模・組成・状態の把握は，内部進化のみならず表層環境進化にも重要な制約を提供． 地震活動の存在は自明ではないが，大気励起自由振動の存在が確実，他手法と相補的に構造決定が可能． 地表の岩石組成は多様性に富む．全体組成決定に必要な平均地殻組成やマントル組成を求める道筋をつくることが重要．

11 月の起源と進化における重要科学項目の解明
月全球の主要元素分布探査 月の表裏地殻のサンプルリターン：月出発物質への同位体組成制約 月コペルニクスクレータからの地殻・マントル岩石のサンプルリターン 月コペルニクスクレータのリターンサンプルの年代分析による太陽系相対年代学（クレータ年代学）の検証と確立 月最古に形成された斜長岩地殻の物質探査 表層環境の進化史・変動の解明 火星空中探査 “Small is beautiful” Missions：小型軽量多点型の化学探査が惑星物理・地質学と生物学をつなぐ 火星における大気･表層相互作用 火星の火成岩探査による固体火星の進化と表層環境との相互作用の解明 火星気候変動解明のための堆積岩探査 惑星表面年代のその場計測探査 レーザ絶縁破壊分光観測による惑星表層物質の元素分析 炭素塩素含有物からの月惑星探査 測地学的手法（回転変動・重力計測）による月・惑星内部構造探査 火星内部構造探査と進化 複数ランダーによる火星内部構造のネットワーク探査 常時自由振動で見る火星のコアサイズ 月震計ネットワークによる月内部構造探査 氷衛星の多様な内部進化と地球との比較

12 表層環境の進化史・変動過程の解明 絶対時間目盛の確立による進化史の定量化 火星大気組成の決定
基準となってきた月クレーター年代学自体に大きな不定性．また他天体への外挿に不確実性がある． 月衝突史の解明は初期地球の理解の境界条件を提供 最新の太陽系形成論において重視される惑星大移動仮説に対して直接検証材料を提供 マグマ噴出史の定量化 月：海の火成活動の開始と終了のタイミングの謎の解明 火星：表層への物質フラックス変遷の定量 火星大気組成の決定 その場測定データは主要成分に限られており特に希ガスはSNC隕石の分析に依拠している 希ガス・D/H比からは大気散逸を制約できる 分子種間の同位体組成からは大気化学過程が制約できる．これには生命活動の兆候の有無も含む

13 表層環境の進化史・変動過程の解明 火星浮遊ダストの精密分析 火星堆積岩・火成岩の層序・シーケンスの物質同定
大気浮遊性ダストは，火星全域の岩石の物理風化・化学風化により供給されていると予想される 多数採取し一粒づつ鉱物・元素・同位体組成を決定できれば，火星地表の平均組成と多様性，風化過程，表層環境史，生命活動の有無などについて網羅性を持ったデータ獲得が期待できる 火星堆積岩・火成岩の層序・シーケンスの物質同定 これまでの研究は形態学的データが主．その解釈の裏付けとなる物質科学的調査が望まれる 水面下での堆積を示唆する層序構造が多数発見されており，塩類の濃度計測などの物質科学的調査により，堆積環境の変遷，海洋・湖沼の規模，生命活動の有無を制約できる可能性がある 火成岩シーケンスの物質科学調査によって火星マントルの酸化還元状態，脱ガス気体の組成，それらの長期的変遷について制約できる可能性がある

14 表層環境の進化史・変動過程の解明 火星大気・表層相互作用のモニタリング 火星多点分散計測
CO2とH2Oの交換が確実に起こっており，季節変動だけでなく，大規模気候変動へ至る永年変動成分が存在する 自転変動，地震活動，大気成分，気温等の長期モニタリング計測によって，これらの物質交換過程を定量できる 火星多点分散計測 火星表面は多様性に富んでおり、最適な着陸点の選定は容易でない 多数の小型軽量プローブを分散投下・配置する/無人航空機を用いることで新しい科学を展開できないか． 測定可能量は絞られる 大型機器のアクセス困難地域の観測，ネットワーク観測，流水・生命活動同定の高確率化等が狙いとしてあげられる

15 パネラの問題意識 優先順位をつける？判断基準？ 提案に漏れがないか 縦割りの問題はないか 科学目標のさらなる具体化の必要性
金星・水星？ 縦割りの問題はないか 科学目標のさらなる具体化の必要性 アップデートをどのように行うか 科学の展開に応じた更新 方法や体制にも一定の考慮が必要となる→第二段・第三段パネルとの連携