[P-PS08] 惑星科学

[PPS08-P08] 多孔質小天体の強度支配クレーターの研究：石膏の爆薬クレーター実験

小川 晃輝²、山﨑 祐太朗¹、村上 雄一¹、*中村 昭子¹、門野 敏彦³、川合 伸明⁴、田中 茂⁴ (1.神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻、2.神戸大学理学部惑星学科、3.産業医科大学医学部、4.熊本大学パルスパワー科学研究所)

キーワード：クレーター、小天体、空隙率

重力の相対的に小さい小天体では、レゴリス層下の基盤岩物質に達する衝突がおこった場合に、物質強度がクレータサイズを決定すると考えられる。このような強度支配域のクレータースケール則を得るために、岩石や模擬物質（石膏など）を用いた実験が行われてきた。その結果、標的物質のバルク空隙率が大きいほどクレーター効率が悪くなるという一般的な傾向が示されている。しかし、空隙率や弾丸／標的密度比によってクレーター形状が変化する（Okamoto and Nakamura, 2017）など、多孔質物質の衝突クレーター形成過程は複雑であり、従来の強度支配のスケール則に標的物質のバルク空隙率を単純に加味するだけではクレーター効率を統一的に表すことは難しい（Nakamura, 2017）。

重力支配域の衝突クレータースケール則構築において、弾丸衝突クレーターだけでなく爆発クレーターのデータが用いられ、クレーター形成過程への理解が深められた。特に、弾丸衝突実験で不可能な大規模クレーターを模擬するのに爆薬実験は有効であると考えられた（e.g., Holsapple, 1993）。本研究では、多孔質小天体模擬物質を用いた爆薬クレーター実験を行い、その結果と衝突クレーター実験の結果を比較する。多孔質物質の強度支配クレーター形成過程に対する理解を深め、小天体上の強度支配域クレーター解釈への応用を目的とする。

今回、われわれは、直径28－40 cm・高さ33－16 cm、密度1.1×10³ kg/m³の石膏円柱標的を用意し、直径1.6 cm高さ2.3 cm、密度1.3×10³ kg/m³のSEP爆薬6 gを円柱上面から0～4.5 cmの深さに埋め込む爆薬クレーター形成実験を12回行った。SEP爆薬のエネルギー密度は4.158×10⁶ J/kgであるので、爆発エネルギーは2.5×10⁴ Jであり、これは、衝突エネルギーにすると、今回用いたSEP爆薬と同じ密度・形状・サイズの弾丸で秒速2 km/sの衝突速度に相当する。

標的直径が小さすぎて標的の全体破壊に至ったもの、部分的な破壊となったもの、クレーターが形成したものがあった。部分破壊した標的は、破片を再構成してクレーター直径と深さを計測した。クレーターは、中心におわん型のくぼみ（ピット）を持ちその周囲（スポールゾーン）がはがれた形状であった。爆薬の埋め込みが深いほどクレーターの体積は大きい傾向があった。ピット直径に対するスポール直径が二段式軽ガス銃の結果よりも小さい傾向にあった。今後、爆薬量を変えた実験を行ってデータを収集し、衝突クレーターとの比較を進めていく予定である。



謝辞：石膏標的作りは、大村知美さん、長足友哉さん、岩佐海詩さん（神戸大学）に特にご協力いただきました。本研究は熊本大学パルスパワー科学研究所の共同利用によって行っており、爆薬実験は熊本大学爆発実験施設にて実施しました。