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。

该问题的第二年也是最后一年的2021年计划被迫由于19号而发生重大变化。该研究最初的目的是1）测量在整个地下地幔的压力温度条件下构成地球地幔的材料的导热率，2）测量在整个地球下地球上构成地球温度条件下构成地球核心的材料的导热率，以及3）在高压条件下开发技术以测量体积热容量。然而，由于COVID-19的扩散，每个研究机构的实验室和同步加速器辐射设施的实验时间表发生了显着变化，并且尚未确保足够数量的实验。因此，尽管我们通常实现了1）的目标，并取得了足够的结果来提交论文2），但没有3）的可见结果。下面，我们将解释为什么我们无法实现每个目标或预期结果所取得的成果。关于1），传统上用作估计下幔的导热率的指数的MGO的热导率，测量为140万ATM的压力，对应于地幔最深部分的压力。关于2），尽管没有实现以360万个大气压为中心的地球压力的初始目标，但并未实现以地球为中心的压力，但铁的热导率（以地球为中心的核心的主要成分）达到了180万ATM。关于3），没有重大结果。为了测量体积热容量，必须通过比导热率测量更接近激光光学元件来构建设备。因此，有必要提供一段时间以专注于设备的开发。但是，由于由于19号而导致的实验时间表的重复更改以及计划将其纳入该测量设备的激光器设备的故障，因此该设备的构建显着延迟。

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

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

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

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