超高温高圧実験に基づく内核中の軽元素の研究

基于超高温高压实验的内核轻元素研究

• 批准号: 04J04604
• 负责人: 桑山 靖弘
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J04604/
• 关键词: 超高温高圧実験; 核; 放射光; シリカ; 相転移; 結晶構造; レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル; 内核; 外核; 相転位; 軽元素; X線回折

地球の内核は330-360万気圧、数千度という超高温高圧の世界である。従って、これらの温度圧力条件を実験室内で再現することは地球の中心を知る上で本質的に重要であるが、これまで200万気圧以上で高温実験を行うことは世界の誰にも実現できなかった。私は地球の核の振る舞いを理解するために超高温高圧実験の技術開発を行い、レーザー加熱ダイヤモンドアンビルを用いて世界で始めて300万気圧以上の長高圧下で高温実験を行うことに成功した。さらにこの技術開発の過程において、これまで理論的にはその存在が予測されながらこれまで実証されていなかった、黄鉄鉱構造のシリカの合成に成功し、また、この黄鉄鉱構造のシリカの結晶構造を280万気圧2000度という超高圧高温状熊で観察することに成功した。さらにこの新しい結晶構造をもつシリカが地球型系外岩石惑星や海王星などの核を形成する可能性を示した。また、地球中心核の主要物質であると考えられている鉄や鉄-ニッケル合金の超高圧高温実験を行い、320万気圧というこれまで誰も達成したことのない超高圧下におけるこれらの金属の構造を観察することにも成功している。この私の開発した300万気圧以上での超高温高圧実験は現在のところ他に実現できるグループは存在せず、今後この技術を用いて地球中心物質の振る舞いを研究することにより、これまで未知の世界であった地球の中心核についての理解が深まることが期待される。

地球的内核是一个超高温度和高压330-360万个ATM和几千度的世界。因此，在实验室中繁殖这些温度和压力条件对于了解地球的中心至关重要，但是到目前为止，世界上没有人能够在超过200万个ATM的压力下实现高温实验。为了了解地球核的行为，我开发了用于超高温度和高压实验的技术，并且是世界上第一个使用激光加热的钻石砧在超过300万ATM的高压下成功进行高温实验的技术。此外，在这项技术的开发过程中，我们成功地将二氧化硅与黄铁矿结构合成，以前预测，这在理论上是未经证实的，并且我们还成功地观察了黄铁矿结构的晶体结构，在超高压力下，高温熊的高温为2800万个ATM压力为2,000摄氏度。此外，它表明，具有这种新晶体结构的二氧化硅可能形成陆地外岩行星和海王星的核。我们还对铁和铁核合金进行了超高压的高温实验，这些实验被认为是地球中心核心的主要材料，并成功地观察了这些金属在320万个ATM的超高压力下的结构，从未有人实现过。目前，没有其他群体可以在我开发的300万ATM的压力下实施超高的温度和高压实验，并且通过将来使用这项技术，希望我们对以前对地球的中心核心的理解能够加深我们对过去的地球中心核心的理解。

项目成果

The pyrite-type high-pressure form of silica

• DOI: 10.1126/science.1114879
• 发表时间: 2005-08-05
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Kuwayama, Y;Hirose, K;Ohishi, Y
• 通讯作者: Ohishi, Y

New High-Pressure Form of Pyrite-Type Silica under Multimegabar Pressure

兆巴压力下黄铁矿型二氧化硅的新高压形态

• 发表时间: 2006
• 期刊: SPring-8 Research Frontiers 2005
• 作者: 監修:柴山充弘;梶原莞爾;中村 琢磨;中村 琢磨;中村 琢磨(T.K.M.Nakamura);中村 琢磨(T.K.M.Nakamura);中村琢磨(T.K.M.Nakamura);中木 琢磨(T.K.M.Nakamura);Yasuhiro Kuwayama
• 通讯作者: Yasuhiro Kuwayama