MOSIR Project

タイタンの水素循環における有機物エアロゾルの役割

講演者	関根康人 (東大・地惑)
日時	2006/03/01 - 2006/03/01
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	タイタンとは、土星系最大の衛星で、窒素を主成分とし数％のメタンを含む分厚い大気を持っている。このタイタンの大気中では、メタンの光分解反応によって水素原子が大量に生成しており、この活性な水素原子が大気中でどのように消費されるかというプロセスは、大気組成を決定し温室効果を左右する重要なファクターである。一方、これまでの惑星探査の結果、タイタンの大気中には全球を覆う濃密な有機物エアロゾルが存在していることが知られている。本研究では、これまで全く調べられてこなかった有機物エアロゾルと水素原子との表面反応（不均一反応）に注目し研究を行った。まず、室内実験により、水素原子とエアロゾルとの不均一反応は、(a)水素原子がエアロゾルに付加される付加反応、(b)エアロゾル内の別の水素と結合し水素分子を生成する反応、(c)エアロゾル内の炭素や窒素をはぎ取るエッチングの３つのプロセスから成り立っていることを示した。そして、タイタン大気の温度条件においてそれぞれの反応率を求めた。さらに、これらの実験により求められた反応率をタイタン大気の光化学モデルに組み込むことにより、エアロゾルが大気全体の物質循環（水素循環）に果たしている役割を調べた。その結果、エアロゾルの不均一反応は、大気中の水素原子の主たる消費プロセスであることが分かり、この反応による効率的な水素原子の消費が、現在の大気組成を維持するための鍵であることを明らかにした。また、エアロゾルの反応を考慮した場合の、タイタン大気の安定・不安定性も議論する。これらの実験データは、カッシーニ・ホイヘンス探査によるタイタンの新たな観測結果の解釈や詳細な大気進化モデルの構築に対しても重要な基礎データとなる。
キーワード	タイタン,メタン,温室効果,光化学モデル,エアロゾル,水素循環,カッシーニ・ホイヘンス,大気進化モデル

アブストラクト

タイタンとは、土星系最大の衛星で、窒素を主成分とし数％のメタンを含む分厚い大気を持っている。このタイタンの大気中では、メタンの光分解反応によって水素原子が大量に生成しており、この活性な水素原子が大気中でどのように消費されるかというプロセスは、大気組成を決定し温室効果を左右する重要なファクターである。一方、これまでの惑星探査の結果、タイタンの大気中には全球を覆う濃密な有機物エアロゾルが存在していることが知られている。本研究では、これまで全く調べられてこなかった有機物エアロゾルと水素原子との表面反応（不均一反応）に注目し研究を行った。まず、室内実験により、水素原子とエアロゾルとの不均一反応は、(a)水素原子がエアロゾルに付加される付加反応、(b)エアロゾル内の別の水素と結合し水素分子を生成する反応、(c)エアロゾル内の炭素や窒素をはぎ取るエッチングの３つのプロセスから成り立っていることを示した。そして、タイタン大気の温度条件においてそれぞれの反応率を求めた。さらに、これらの実験により求められた反応率をタイタン大気の光化学モデルに組み込むことにより、エアロゾルが大気全体の物質循環（水素循環）に果たしている役割を調べた。その結果、エアロゾルの不均一反応は、大気中の水素原子の主たる消費プロセスであることが分かり、この反応による効率的な水素原子の消費が、現在の大気組成を維持するための鍵であることを明らかにした。また、エアロゾルの反応を考慮した場合の、タイタン大気の安定・不安定性も議論する。これらの実験データは、カッシーニ・ホイヘンス探査によるタイタンの新たな観測結果の解釈や詳細な大気進化モデルの構築に対しても重要な基礎データとなる。

キーワード

タイタン,メタン,温室効果,光化学モデル,エアロゾル,水素循環,カッシーニ・ホイヘンス,大気進化モデル

関連動画
コメント