MOSIR Project

原始ガス惑星円盤における触媒反応とクラスレイトの形成 ---タイタン大気のメタンの起源---

講演者	関根康人 (東大・地惑)
日時	2003/12/22 - 2003/12/22
セミナー名	森羅万象セミナー

会場	北海道大学

アブストラクト	タイタンは土星の最大の衛星で、窒素、メタンなどを主成分とする大気をもっている。なぜタイタンには大気があるのか？その起源は？なぜカリスト・ガニメデにはないのか？などといった問題は1980年代から様々な仮説が提案されてきた。今回の発表では、これらの仮説を紹介し、問題点を議論する。そしてその問題点のひとつである原始ガス惑星円盤内でのCOのメタン化プロセスについて、触媒反応に注目し実験を行った。その結果、メタン化反応は、従来の研究による予想とは異なり、ある温度領域のみで効率的に反応が進行することが分かった。またその後、原始ガス円盤は時間とともに冷却しガス成分の一部はクラスレイト・ハイドレートととしてタイタンの材料物質である微衛星に取り込まれると考えられる。その時、原始ガス円盤において、メタン化反応がおきた領域とおきない領域で形成される微衛星内の揮発性成分をクラスレイト・ハイドレートの数値計算を行うことによって求めた。その結果、メタンに富むタイタンの大気を説明するためには（１）メタン化反応がおきた領域の材料物質からタイタンをつくる、もしくは（２）もともと星雲ガスに含まれていた、CO2とメタン（分子雲などが由来）から、それらに富む材料物質ができ、それでタイタンをつくる、といった可能性が考えられる。そして、最後に、カリスト・ガニメデが大気を持たない理由やカッシーニ・ホイヘンス探査によってタイタンの大気の起源がどこまで明らかにされるのかいうことについて議論する。
キーワード	原始ガス惑星円盤,触媒反応,クラスレイト,タイタン,大気,メタン,起源

アブストラクト

タイタンは土星の最大の衛星で、窒素、メタンなどを主成分とする大気をもっている。なぜタイタンには大気があるのか？その起源は？なぜカリスト・ガニメデにはないのか？などといった問題は1980年代から様々な仮説が提案されてきた。今回の発表では、これらの仮説を紹介し、問題点を議論する。そしてその問題点のひとつである原始ガス惑星円盤内でのCOのメタン化プロセスについて、触媒反応に注目し実験を行った。その結果、メタン化反応は、従来の研究による予想とは異なり、ある温度領域のみで効率的に反応が進行することが分かった。

またその後、原始ガス円盤は時間とともに冷却しガス成分の一部はクラスレイト・ハイドレートととしてタイタンの材料物質である微衛星に取り込まれると考えられる。その時、原始ガス円盤において、メタン化反応がおきた領域とおきない領域で形成される微衛星内の揮発性成分をクラスレイト・ハイドレートの数値計算を行うことによって求めた。その結果、メタンに富むタイタンの大気を説明するためには（１）メタン化反応がおきた領域の材料物質からタイタンをつくる、もしくは（２）もともと星雲ガスに含まれていた、CO2とメタン（分子雲などが由来）から、それらに富む材料物質ができ、それでタイタンをつくる、といった可能性が考えられる。

そして、最後に、カリスト・ガニメデが大気を持たない理由やカッシーニ・ホイヘンス探査によってタイタンの大気の起源がどこまで明らかにされるのかいうことについて議論する。

キーワード

原始ガス惑星円盤,触媒反応,クラスレイト,タイタン,大気,メタン,起源

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