[P-PS07] 惑星科学

[PPS07-P20] 小天体の軌道進化とその衝突による原始水星のマントル剥ぎ取り

*中村 郁仁¹、井田 茂²、兵頭 龍樹³ (1.東京工業大学 理学院 地球惑星科学系、2.東京工業大学 地球生命研究所、3.JAXA/ISAS)

キーワード：水星、N体計算、衝突

水星は高密度な惑星であり、太陽系の他の岩石惑星に比べてコア質量割合が非常に高いと推定されている。しかし、その起源は未だに明らかになっていない。水星の高コア質量比に対する説明の一つとして、コンドライト的組成をもつ原始水星が、破壊的な天体衝突によってマントル層の大部分を失ったという衝突シナリオが考えられている。
衝突シナリオに関する研究の多くは巨大衝突を仮定している。SPHシミュレーションを用いた研究では、水星に似た惑星を形成する巨大衝突の条件が示されている(e.g., Asphaug & Reufer 2014; Chau et al. 2018)。しかし、N体シミュレーションを用いて惑星形成過程で発生する巨大衝突を調べた研究によると、水星に似た惑星を形成する巨大衝突は非常に稀であることが分かっている(Clement et al. 2019; Franco et al. 2022)。
そこで本研究では、巨大衝突ではなく、惑星形成過程で発生する多数の微惑星衝突によって、マントルが少しずつ剥ぎ取られ、最終的に水星の高コア質量比が形成される可能性を検討する。微惑星のような小天体の衝突で大きな天体のマントルを剥ぎ取るには、ある程度大きな衝突速度が必要であるが(e.g., Hyodo & Genda 2020, 2021)、我々は水星軌道付近に存在する永年共鳴が微惑星による高速衝突を引き起こす役割を担うと考えている。
本研究では、N体シミュレーションを用いて太陽系にばら撒いた多数の粒子の軌道進化を計算し、その中で発生する衝突条件をもとに衝突による剥ぎ取り(または集積)質量を見積もる。衝突による剥ぎ取り/集積質量の計算には、Hyodo & Genda (2020)によって導かれている衝突速度と衝突角度からその衝突による集積/剥ぎ取り質量を計算するスケーリング則を用いる。発表では、以上の計算についての詳しい結果を紹介する。