講座タイトル：太陽系の巨大惑星と多種多様な衛星たち
会場：しがぎん草津ビル（滋賀銀行草津支店）

講座の日程と内容
・2026年5月13日（水）10:30-12:00　「木星と土星 －似て非なる双子のガス惑星－」
・2026年6月3日（水）10:30-12:00　「天王星と海王星 －独自の進化をたどった双子の氷惑星－」
・2026年7月15日（水）10:30-12:00　「多様な惑星の多様な起源」

講座の詳細・申し込み等はこちら：
https://www.keibun.co.jp/cultures/naturalscience/50920

10年前の2016年、日本語対応の太陽系外惑星データベース「ExoKyoto」を公開し、以降、系外惑星環境の評価や教育・アウトリーチへの応用を進めてきました。特に、恒星フレアに伴う宇宙線環境の評価など、惑星環境研究への展開も行われています。

今回公開した ExoKyoto3D は、これらの成果を基盤として大幅に機能拡張した次世代データベースであり、太陽系外惑星の位置を三次元星図上で可視化するとともに、恒星スペクトルや軌道条件に基づく惑星環境の推定、惑星表面の三次元想像図の生成、さらには惑星から見た周辺星空の再現など、従来のデータベースには見られない多面的な機能を備えています。

また、本プロジェクトでは、高大連携の一環として滋賀県立守山高等学校と協働し、10年以上にわたり系外惑星の想像図制作に取り組んできました。ExoKyoto3D においても、同校の生徒による想像図がシステム内に組み込まれており、教育と研究の連携の成果として位置付けられます。

ExoKyoto3D は現在プレビュー段階にあり、以下ウェブサイトより申請いただいた方に対して順次提供されます。
https://www.exoplanetkyoto.org

峰平政志「時間進化するキャビティを伴う周惑星円盤でのぺブル集積によるタイタン形成」

木星と土星の衛星系には主要衛星数やその質量分布において大きな違いがあり、その形成過程にはコンセンサスが得られていない。本研究では、Shibaike et al. (2019) が木星のガリレオ衛星系に対して提案した「微惑星捕獲+ ペブル集積」の枠組みを土星系に適用することを試みた。まず、衛星形成時に土星磁場が弱く、周惑星円盤にcavity が形成されないと仮定し、原始惑星系円盤から捕獲した微惑星の成長および軌道進化を計算した。その結果、現実的なパラメータの範囲では、捕獲された微惑星はタイタン質量へと至る前に土星へと落下してしまうことが分かった。この結果を踏まえ、我々はcavity 半径が時間進化するモデルを導入した。cavity 半径と惑星半径、ロッシュ限界の位置関係を考慮すると、土星磁場の強度に応じて3 つのシナリオに分岐する。磁場が弱い場合、捕獲された微惑星のほとんどが土星へ落下し、タイタンに対応する単一巨大衛星を残すことは困難である。また、磁場が強く、常に大きなcavity が維持される場合、migration が停止するものの過度な成長が起こりやすく、加えて系内には複数の衛星が捕獲されやすいため、この場合もまた土星系の再現は困難である。一方、中程度の磁場強度の場合、初期に捕獲された微惑星はcavity が存在しないため落下し、cavity が有効になる後期に捕獲された微惑星はcavity の縁で効率的にペブルを集積し成長できる。これにより、タイタン級の衛星が1 個だけ残り得るようなパラメータが存在することがわかった。これらの結果は、時間進化するcavity と中程度の磁場強度の組み合わせが、土星系においてタイタンのみが巨大衛星として残存することを説明し得る有力な候補であることを示唆する。

本年も 佐々木貴教 および Sasaki Takanori Online をよろしくお願いいたします。

初期状態では 21 個の原始惑星が相互の重力相互作用によって衝突・合体し、最終的に数個の岩石惑星を形成する。一方で、原始惑星系円盤のガスは時間とともに指数関数的に散逸する。円盤の条件や大気を捕獲できる質量閾値に応じて、巨大衝突が繰り返しマントルを溶融させ、化学平衡を引き起こす。

シミュレーションでは、初期に配置した約 0.1 地球質量の原始惑星群（合計で約 1.9 地球質量）が、数千万年にわたり相互重力作用によって軌道を不安定化させ、最終的に複数の地球型惑星へ成長する過程を再現した。その過程で、巨大衝突は初期（円盤ガスが豊富に存在する段階）と後期（円盤ガスが散逸した段階）におおまかに二分されることが明らかとなった。初期の巨大衝突では、原始惑星が周囲から大量の水素を含む原始大気を捕獲し、それがマグマオーシャンや鉄コアと反応して水生成、鉄の酸化、さらには水素の鉄コアへの分配を引き起こす。このときコアに過剰な水素が取り込まれ、純鉄に比べて 10%以上の核密度欠損を生じる。一方、後期の巨大衝突では円盤ガスがほぼ消失しており、新たな大気を捕獲することができないため、衝突によって既存の大気が失われても再供給は起こらない。しかしその代わりに、水素に富む原始惑星と水素に乏しい原始惑星との衝突によって水素量が希釈され、過剰なコア密度欠損が緩和されることが確認された。この過程により、最終的に地球コアの観測値（約 7.5–10% の密度欠損）と整合する惑星が形成され得ることがわかった。

原始惑星の軌道進化と、コアの密度欠損および大気中の水含有量の変化。内側領域における初期の巨大衝突では、合体後の質量が大気捕獲の閾値を下回るため、大気獲得には至らない。コアの密度欠損は多段階的に進化する。地球のコア密度欠損値に近い惑星が得られた例として、最終質量 0.871 M⊕、核密度欠損 8.68%、最終軌道半径 1.085 AU の惑星が形成された。

さらに、化学平衡計算を通じて、初期大気中の水素量が 0.2–0.3 wt% を超えると、鉄コアへの水素移行は飽和的となり、それ以上の水素を保持できないことが示された。過剰な水素は大気として残存し、後続の巨大衝突で除去されるが、その際に一部の水素は鉄コアから大気へ戻る「再平衡」も確認された。ただしこの効果は限定的であり、コア密度欠損を最大でも 1–2% 程度しか減少させないため、地球型組成を得るには後期衝突による希釈過程が不可欠である。水生成に関しても、マグマオーシャン中で放出された酸素と大気中の水素との反応が主要な寄与を示したが、生成量は地球の海洋全量を説明するには不足しており、外来水供給など他のメカニズムと併せて考える必要があることが示唆された。

本研究の統合的アプローチは、軌道力学的進化と地球化学的進化を一体的に扱うことにより、従来は分断的に研究されてきた惑星形成像を接続し、地球型惑星の内部構成・酸化還元状態・水素収支が、巨大衝突と円盤ガス散逸の時間関係によって制御されることを明らかにした。特に 1 AU 近傍においては、原始惑星系円盤ガス散逸後の後期巨大衝突が、地球コアの密度欠損や水素含有量を現在の地球と整合させる決定的な役割を担うことが示された。これにより、地球のような揮発性元素組成を持つ惑星の形成条件が明確化され、今後の高圧実験や数値モデル、系外惑星観測との比較に資する新たな理論的基盤が提供されたといえる。

＊詳細はこちら＊
Haruya Maeda & Takanori Sasaki, Multiple Giant Impacts and Chemical Equilibria: An Integrated Approach to Rocky Planet Formation, The Planetary Science Journal, 6, 239(24pp) (2025) [pdf]

“Multiple Giant Impacts and Chemical Equilibria: An Integrated Approach to Rocky Planet Formation”
H. Maeda & T. Sasaki, PSJ, in press.
arXiv: https://arxiv.org/abs/2509.12713

以下に論文の内容についての簡単なまとめを載せておきます。興味を持たれた方は、ぜひ読んでみてください。

概要：
　地球型惑星の形成過程において、成長中の原始惑星の表層はマグマオーシャンと原始大気が共存する特異な環境にあった。十分に大きな原始惑星は、原始惑星系円盤から水素に富むガスを捕獲し、それがマグマオーシャンや鉄コアとの間で化学平衡を達成することにより、惑星内部の化学組成が規定される。本研究では、このような原始的環境条件下における地球型惑星形成を統合的に理解するため、N体シミュレーションによる原始惑星の衝突成長と、各巨大衝突時における大気—マグマオーシャン—鉄コア間の化学平衡計算を組み合わせた新しい枠組みを構築した。
　シミュレーションの結果、惑星成長は多数の巨大衝突を経て進行し、そのタイミングが円盤ガスの散逸過程とどのように重なるかが揮発性物質の収支、とりわけ水素の取り込み量に大きく影響することが明らかとなった。円盤ガスが豊富に残存する時期の初期衝突では、原始惑星のコアに過剰な水素が取り込まれ、コアの密度欠損が過大となる。一方、円盤ガス散逸後の後期衝突では、水素に乏しい天体との合体によりコア内の水素量が希釈され、地球に近い密度欠損値へと調整され得ることが示された。また、水素の再平衡過程は有限であり、初期に取り込まれすぎた水素を完全に放出することはできないが、後期衝突の繰り返しによりコア密度欠損が緩和され、最終的に現在の地球コア（約7.5–10%の密度欠損）と整合する値に収束しうることが確認された。
　さらに、本研究では地球の水の生成過程や酸化状態の進化についても検証し、原始惑星の大気・マグマオーシャン・鉄コアの三層相互作用が、揮発性元素の保持と放出のダイナミクスを決定づけることを示した。特に、1 AU 近傍においては、原始惑星系円盤ガス散逸後の後期巨大衝突が地球の内部組成を形成する有効なメカニズムであることが強く示唆される。
　本研究は、惑星の軌道力学的進化と地球化学的進化を同一の時間枠組みで扱うことで、これまで分断的に研究されてきた分野を統合し、地球を含む岩石惑星の形成過程の理解に新たな視座を提供するものである。

講座タイトル：惑星科学研究における新時代の幕開け
会場：しがぎん草津ビル（滋賀銀行草津支店）

講座の日程と内容
・2025年9月17日（水）10:30-12:00　「太陽系外惑星の観測手法と発見の歴史」
・2025年10月15日（水）10:30-12:00　「新・惑星形成論 －京都モデルの超克－」
・2025年11月5日（水）10:30-12:00　「月の起源を解き明かせ！」

講座の詳細・申し込み等はこちら：
https://www.keibun.co.jp/cultures/newcourse/49792

今年は新しいプロジェクトや新しい科研費研究もスタートし、様々な領域へ研究活動を拡げていきたいと思っています。また、こうした研究成果を講演会や書籍執筆を通して社会に還元する活動についても、引き続き行っていくつもりです。

今年も 佐々木貴教 および Sasaki Takanori Online をよろしくお願いします。

本日発売の『現代思想』2025年6月号に
　「居住可能な惑星・衛星の条件とテラフォーミング」
と題した論考を寄稿させていただきました。

青土社サイト：http://www.seidosha.co.jp/book/index.php?id=4031
Amazon：https://www.amazon.co.jp/dp/4791714822/

現代思想2025年6月号　特集＝テラフォーミング
-惑星改造の技術と思想-
出版社：青土社
ISBN-10：4791714822
ISBN-13：978-4791714827

＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃目次＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃

惑星を改造し、移住する！？
近年、官民を問わずますます活況を呈する宇宙開発プロジェクト。惑星規模の環境制御や移住は私たちに何をもたらすのか。一方でそういった技術を手にした私たちは、地球環境とどのように向き合うのか。本特集では未来の夢物語ではなく現在の課題として、テラフォーミングの技術と思想を検討する。

【討議】
いつか地球に住めなくなる日の前に　／　伊勢田哲治＋山敷庸亮

【未来へのマイルストーン】
居住可能な惑星・衛星の条件とテラフォーミング　／　佐々木貴教
テラフォーミングの科学　／　関根康人
宇宙を編むコケ――生物科学から考えるテラフォーミングとプラネタリズム　／　藤田知道

【惑星をめぐる政治】
未来は奴らの手の中――権威主義的リバタリアニズムとＳＦ的未来像がもたらすもの　／　木澤佐登志
開拓すべきフロンティアか、保存すべき大自然か――イーロン・マスクの火星植民計画とその倫理的根拠　／　岡本慎平
長期主義は人類の地球外存続を支持するか？　／　吉良貴之
テラフォーミングと宇宙における国際法　／　石井由梨佳

【捉えなおされる生命圏】
宇宙は引き返すに値するほど美しい　／　藤原辰史
地球にまみれる――テラフォーミングと惑星の編み直し　／　福永真弓
惑星間庭園主義――エピクロスの快楽主義を宇宙規模に拡張する　／　米田翼
「惑星の他性」における人間の条件　／　篠原雅武

【〈人間なるもの〉のゆくえ】
テラフォーミングに伴って起こりうるヒトの将来進化　／　泉龍太郎
異星の人類社会　／　木村大治
私たちはロボットとの恋を描けなかった　／　松井哲也

【星間を渡る想像力】
The real friends of the space voyager are the stars（宇宙を航海する者の真の友は星である） 　／　中野真備
恐怖をモジュレートする――テラフォーミング時代のミリューと音楽　／　髙橋勇人

【連載●科学者の散歩道●第一一〇回】
科学の輝きはグレートでないのか？――トランプ政権の科学攻撃　／　佐藤文隆

【連載●社会は生きている●第三四回】
社会と自我　10　過程の不可逆性──制約としての文化　／　山下祐介

【連載●現代日本哲学史試論●最終回】
別の仕方の哲学を待ち望む――檜垣立哉と中島隆博　／　山口尚

【研究手帖】　
カントが見なかった視覚障害者たち　／　繁田歩

研究課題名：
「原始月円盤からの月形成に関する物理・化学進化過程の統一的理解」

概要：
地球の月の起源については「巨大衝突仮説」が定説となっており、数値計算による検証も数多く行われてきた。ところが、物理的制約を満たすような巨大衝突に対する数値計算結果は、月の岩石の同位体比測定結果等の化学的制約と大きく矛盾しており、月形成の物理・化学進化過程を統一的に説明できていない。本研究では、気液平衡二層構造を仮定した原始月円盤に対して、物質の凝縮・沈降、粘性拡散による円盤進化、気液間での各元素の同位体ごとの拡散・混合等の過程を自己無撞着に解き、これらの過程を組み込んだ大規模かつ長時間のN体計算を行うことで、原始月円盤内での物理・化学進化過程を明らかにする。これにより、月形成に関する同位体比問題が解決される可能性を定量的に検証し、巨大天体衝突による月形成シナリオを物理的かつ化学的に矛盾なく完成させることを目指す。

しっかりと成果を出していけるよう、日々研究に精進していきます。