[P-PS07] 惑星科学

[PPS07-P10] 月の高地レゴリスシミュラント(LHS-1)の透水性の評価と粒子充填構造における凍結融解の影響

*田淵 芳樹¹、喜岡 新¹、山田 泰広¹ (1.九州大学)

キーワード：月、レゴリス、透水性、凍結融解

月や火星の表層プロセスの理解や現地資源調達の観点からレゴリスに関する研究報告例は多い。しかし、表層プロセスの理解やレゴリス利用の有用性評価での最重要指標の1つである水理特性の報告例は限定される。そこで本研究では、レゴリス層厚の大きい月の高地レゴリスの透水性と粒子充填構造について、異なる重力環境と凍結融解前後の比較によって評価した。
　本研究ではレゴリスシミュラントLHS-1を使用し、月面表層数mを想定した異なる充填率でLHS-1試料を充填した供試体を用意した。本実験では、供試体内に一定流量で水を流し、水の流量と供試体両端の差圧をダルシー則に適用することにより、透水性(m²)を評価した。模擬重力環境は供試体の設置角度で再現し、凍結融解は１サイクル前後の透水性と粒子充填構造の変化を評価した。また比較材料として、硅砂やガラスビーズも用いた。
　径が小さく角が多い形状のLHS-1は、他の比較材料よりも透水性が１オーダー程度小さい事がわかった。月面重力環境(1/6G)で充填率59%の場合1.57×10^-13 m²となった。いずれの試料でも模擬重力環境1/6Gで透水性は極小となったが、1/6G~1Gでは重力が大きいほど透水性に正の影響が働いた。これは重力が大きいほど粒子同士の接触面積が増え、充填粒子供試体内の流路の総延長が減少するためである。凍結融解１サイクル前後のLHS-1では、充填率が小さいほど透水性が増加した。これは充填率が小さいと供試体内に存在できる水量が多く、凍結によって固相の間隙水がLHS-1の粒子配列や粒子間の接触率を変えたためだと考えられる。また充填率49%時では凍結融解で迂回率が約60%減少したことから、流路の増長が認められた。ガラスビーズでは粒子強度と形状が異なるため、凍結融解１サイクル前後で有意な差は見られなかった。
　月面表層数mの高地レゴリスの透水性は10^-13 m²オーダーで非常に小さいことに加えて、模擬した重力環境では月面環境での透水性が最小となった。また、凍結融解によって透水性が上昇することが明らかになった。月面では凍結融解が繰り返されていると考えられるため、現地のレゴリスでは本実験結果よりも透水性が良いことが示唆された。