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\begin{document}
\title{惑星科学フロンティアセミナー 2015\\
惑星地質学}
\author{丸山  茂徳\\
ノート執筆: 松榮, 多田, 村橋}
\date{2015/09/15-18}
\maketitle

\section{古典的太陽系惑星形成理論と系外惑星の発見}
図\ref{fig-starburst}では各年代における恒星の形成数を表している. 恒星の形成数は時代によってばらつきがあり, 46億年前には天の川銀河と矮小銀河の衝突があった. このことから太陽系はスターバーストという星の誕生が盛んであった期間に誕生したとされる. このような状態下において太陽系内の惑星は形成された. 阿部1995では中心星の周りにダストが集積し, 微惑星が形成し, 星間ガスの散逸のタイミングにより, 地球型惑星かガス惑星か氷惑星に分化するとされた. これは図\ref{fig-planet-form}で表される. 微惑星は成長過程で火星サイズになると表層が融解してマグマオーシャンが出来る. そして分化して重たい金属が中心に農集し, 中心核が形成される. その後分化が進み, マントル, 地殻が形成される. そしてマグマオーシャンが固化し, 現在の地球内部の層構造が作られる. 現在は観測により多数の太陽系外の惑星(系外惑星)が発見されている. 系外惑星においては, 地球軌道よりも内側を公転する巨大ガス惑星(ホットジュピター)や, 地球よりも大きな質量を持つ岩石惑星(スーパーアース)等, 多様な惑星が発見されている. これには惑星の形成場所からの移動, 中心星に向かっての落下が関係するとされる. 図\ref{fig-earth-form}は太陽系における惑星形成物の化学組成を表している. 太陽からの距離が2.7AUの地点にある雪線より内側では氷が蒸発するため, 惑星は無水成分によって形成され, 外側では氷が存在するため, 惑星構成物に水が含まれる. ここで惑星の移動, 中心星への落下を地球にあてはめてみる. 雪線の内側で地球が形成された場合, 裸の岩石惑星となり, 外側で形成され, 形成後に現在の軌道半径まで移動した場合, 含まれる水の量は400kmの厚さの海洋が地球表層に存在するほどの水を持つことになる. 後者の水の量は現在の海洋の厚さ(約4km)と比較してかなり大きいことから現実的ではない. このため, 地球は裸の状態で形成され, その後, 水が付加される2段階の過程を経て現在の状態になったと考えられる. 

\begin{figure}[hbtp]
 \begin{center}
  \includegraphics[width=100mm]{./images/frontier-2015-starburst.eps}
 \end{center}
 \caption{各年代における星形成数(上)と星形成率(下). Rocha-Pinto et al., (2000a,b)}
\label{fig-starburst}
\end{figure}

\begin{figure}[hbtp]
 \begin{center}
  \includegraphics[width=100mm]{./images/frontier-2015-planet-form.eps}
 \end{center}
 \caption{原始太陽系円盤における惑星の形成の過程　阿部 (1995)を加筆修正}
\label{fig-planet-form}
\end{figure}

\begin{figure}[hbtp]
 \begin{center}
  \includegraphics[width=100mm]{./images/frontier-2015-earth-form.eps}
 \end{center}
 \caption{地球形成とマグマオーシャンの形成, 分化, 固化の過程. 阿部 (1995)を加筆修正 }
\label{fig-earth-form}
\end{figure}






\section{ABELモデル}

二段階モデルのうち, 第一段階において裸の岩石惑星はエンスタタイトコンドライトによってのみ形成される. これは最も還元的な隕石であり, 大気海洋成分を含まない. 一方で第二段階で付加される大気海洋成分は炭素質隕石にしか含まれていない. 図\ref{fig-D-H-ratio}で表されるように, 地球と炭素質隕石でD/H比がほぼ等しい. このことから地球の水は小惑星帯の炭素質隕石によって供給されたと考えられる. 第一段階ではエンスタタイトコンドライトの衝突により成長しながら, 融解し, マグマオーシャンの中で金属鉄から成る核, マントル, 下部地殻, そして$\Si\O_2$から成る原初大陸に分化された. 45.3億年前のジャイアントインパクトにより, 地球-月系が形成された. その後44億年前に小惑星帯からの炭素質隕石の付加によって大気海洋成分が付加され, $44\sim40$億年前に地球の冷却に伴って海洋が形成された.



\begin{figure}[hbtp]
 \begin{center}
  \includegraphics[width=100mm]{./images/frontier-2015-D-H-ratio.eps}
 \end{center}
 \caption{各場合におけるD/H比. Robert, F. (2001)を加筆修正}
\label{fig-D-H-ratio}
\end{figure}





\end{document}