地球コア条件における地球深部物質の熱物性測定の精密化

地心条件下深部地球材料热物理性质测量的细化

基本信息

批准号：
20J13665
负责人：
長谷川暉
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題2年目かつ最終年度である2021年度の計画はCOVID-19により大幅な変更を余儀なくされた。研究当初は1)地球下部マントル全域の圧力温度条件における地球マントルを構成する物質の熱伝導率測定、2)地球全域の圧力温度条件における地球コアを構成する物質の熱伝導率測定、3)高圧力条件下体積熱容量測定技術の開発、を大きな目標として掲げてきた。しかし、COVID-19の感染拡大により、各研究機関の実験室や放射光施設での実験スケジュールが大幅に変更され、十分な実験回数を確保することができなかった。そのため、1)については概ね目標を達成し、2)についても論文の投稿には十分な成果を得ることができたものの、一方で、3)については目に見える成果はなかった。以下に、各目標において得られた成果や期待した成果が得られなかった理由を述べる。1)については伝統的に下部マントルの熱伝導率を推定する際の指標として用いられてきたMgOの熱伝導率をマントル最深部の圧力に相当する140万気圧まで測定した。2)については、当初の目標であった地球中心である360万気圧における測定は実現しなかったものの、地球コアの主成分である鉄の熱伝導率を180万気圧まで達成した。3）については、大きな成果はなかった。体積熱容量を測定するには熱伝導率測定以上に緻密にレーザー光学系素子を組み合わせて装置を構築する必要がある。そのため、装置の開発のためにはそれに専念する期間を設ける必要があった。しかし、COVID-19による度重なる実験予定の変更や、本測定装置に組み込む予定だったレーザー装置の不調などにより、装置の構築は大幅に遅れることとなった。

2021 年，即该项目的第二年，也是最后一年，由于新冠肺炎 (COVID-19) 的影响，计划被迫做出重大改变。最初，该研究包括 1) 测量整个下地幔在压力和温度条件下构成地幔的材料的热导率，2) 测量在压力和温度条件下构成地核的材料的热导率整个地球的温度条件，以及 3) 测量整个地球下地幔压力和温度条件下构成地核的材料的热导率。我们的主要目标是开发在压力条件下测量体积热容的技术。然而，由于COVID-19的传播，各研究机构的实验室和同步加速器辐射设施的实验日程发生了巨大变化，无法确保足够的实验数量。因此，虽然我们能够实现 1) 的大部分目标，并为 2) 获得足够的结果来提交论文，但 3) 没有明显的结果。下面描述每个目标所获得的结果以及未达到预期结果的原因。关于1），我们测量了传统上用作估算下地幔热导率的指标的MgO的热导率，高达140万个大气压，对应于地幔最深处的压力。关于2），虽然我们未能实现最初在地心360万个大气压下进行测量的目标，但我们确实实现了地核主要成分铁在180万个大气压下的导热系数。对于3），没有显着的结果。为了测量体积热容，有必要构建一种比测量热导率更精确地组合激光光学系统元件的装置。因此，有必要专门留出一段时间来开发该设备。然而，由于新冠肺炎 (COVID-19) 导致实验时间表反复变化，以及计划纳入该测量装置的激光设备出现故障，该装置的建造被严重推迟。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Thermal conductivity of Fe-bearing post-perovskite in the Earth's lowermost mantle

DOI：
10.1016/j.epsl.2020.116466
发表时间：
2020-10
期刊：
Earth and Planetary Science Letters
影响因子：
5.3
作者：
Y. Okuda;K. Ohta;Akira Hasegawa;T. Yagi;K. Hirose;S. Kawaguchi;Y. Ohishi
通讯作者：
Y. Okuda;K. Ohta;Akira Hasegawa;T. Yagi;K. Hirose;S. Kawaguchi;Y. Ohishi

地球コア相当の高圧力高温条件における鉄の熱伝導率

铁在高压高温条件下的导热系数相当于地核

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
長谷川暉;太田健二;廣瀬敬;大石泰生;八木貴志
通讯作者：
八木貴志

Thermal conductivity of CaSiO3 perovskite at lower mantle conditions

DOI：
10.1103/physrevb.104.184101
发表时间：
2019-12
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Zhen Zhang;Dong-Bo Zhang;Kotaro Onga;Akira Hasegawa;K. Ohta;K. Hirose;R. Wentzcovitch
通讯作者：
Zhen Zhang;Dong-Bo Zhang;Kotaro Onga;Akira Hasegawa;K. Ohta;K. Hirose;R. Wentzcovitch

地球コア相当の高圧力高温条件における鉄の熱伝導率とローレンツ数

相当于地核的高压高温条件下铁的热导率和洛伦兹数