[P-PS07] 惑星科学

[PPS07-P13] 鉄・岩石ラブルパイル天体の再集積過程に関する実験的研究

*松阪 竜希¹、荒川 政彦¹、保井 みなみ¹、白井 慶¹、横田 優作¹ (1.国立大学法人神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻)

キーワード：ラブルパイル、M型小惑星

太陽系には多くの小惑星の存在が確認されており,それらは太陽系形成初期の始源的な状態を現在まで保持しているとされている。そのため,太陽系天体の形成と進化の過程を 解明するために小惑星が経験した衝突・再集積過程は非常に重要な情報である。 天体の衝突破壊・再集積による成長初期において小惑星はラブルパイル構造を有すると考えられている。つまりラブルパイル天体の衝突破壊現象についての研究は,太陽系形成過程を解明する鍵となる。また小惑星はその構成材料から数種類に分類されるが,岩石と金属溶融コアの二層に分化した微惑星の衝突破片もしくは再集積した衝突破片によって形成されると考えられている,M型小惑星の存在は少ない。先行研究ではガラスビーズから成る岩石ラブルパイル天体模擬試料での衝突破壊実験が行われており,非破壊ビーズにおける衝突エネルギーから運動エネルギーへのエネルギー分配効率は1~3%程度であるとわかっている。しかし金属ラブルパイル天体を模擬した研究は多くはない。本研究では鉄ラブルパイル天体を模擬した標的試料に対して衝突破壊実験を行い,標的試料の接着剤強度の違いによる衝突破片の振る舞いの違いについて着目して研究を進めた。また構成粒子が異なる試料で同じ強度の接着剤を用いた標的試料への衝突破壊も行い対照実験をした。
　ラブルパイル天体を実験室規模で模擬するために標的試料の構成粒子として直径6mmの鉄球とガラスビーズを用いた。接着剤には石膏とアロンアルファ,セメダインを用いた。標的試料は最密充填になるように両推型にした。標的試料サイズは構成粒子数がそれぞれ109,63,32個の3種類用意した。神戸大学の縦型一段式軽ガス銃を用いて衝突実験を行い,標的は真空チャンバーにセットし,1000 Pa以下に排気した。弾丸には直径10mmのナイロン球を使用し,衝突速度v_i は90~180m/sの範囲だった。解析では破片粒子速度三次元データを得るためにカメラキャリブレーションを用い,高速度カメラで実験の様子を撮影した。
　接着剤の強度により運動エネルギー変換効率に多少の違いは出たもののガラスビーズで20%弱,鉄で10%前後となった。この結果は先行研究で示された玄武岩の1%と比較して大きな値となった。本来は岩塊同士に結合力を持たないラブルパイル構造を有する標的の破片粒子は,結合破壊にエネルギーを必要としないために弾丸の運動エネルギーが破片粒子に効率よく伝わっていることがわかる。中間速度(破片粒子を速いものから並べたときに,破片の積算質量が元の標的質量の1/2になるときの破片の速度で,衝突破壊強度と経験式によって記述される値)は凍結粘土標的,多孔質石膏標的と比較して鉄ラブルパイル標的では大きくなった。このことは鉄ラブルパイル天体は衝突破壊後に他の天体と比較して破片速度が大きくなることを示唆している。鉄ラブルパイル標的の衝突破壊強度は凍結粘土・多孔質石膏標的と比較すると小さい結果になった。衝突破壊強度はその物質の壊れやすさを示す値で,このことは鉄ラブルパイル天体が他の物質よりも破壊しやすく再集積しづらい可能性を示唆する結果となった。