高温高圧下でのマントル鉱物、水素の熱・電気伝導率測定：惑星内部の輸送特性の解明

高温高压下地幔矿物和氢的导热性和导电性测量：阐明行星内部的传输特性

基本信息

批准号：
11J00825
负责人：
太田健二
金额：
$ 4.8万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2013)Osaka University (2011-2012)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では以下の2点を目的としている。1. 地球下部マントルを構成する物質の熱伝導率を高圧実験によって決定し、地球コアから流入してくる熱量を見積もる。2. 木星などの巨大ガス惑星の主成分である水素の高温高圧下での状態を実験によって明らかにすることで、ガス惑星の内部構造に制約を与える。本研究課題の最終年度である平成25年度は上記2の課題に取り組んだ。水素は宇宙に最も豊富に存在する元素であり、ほとんどが星間ガスや銀河間ガス、恒星あるいは木星型惑星の主要構成元素として知られている。水素は最も軽い元素であるがゆえ、高温高圧発生装置内に保持することが非常に困難な物質である。そのため、ガス惑星内部に相当するような数千ケルビン、数十万～数百万気圧下での水素の状態や物性値は殆ど分かっていない。本研究ではまず、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル高圧発生装置内に水素を安定して保持するための技術開発を行った。水素のダイヤモンド等への散逸を防ぐために、チタンをコーティングする手法を取り入れ、水素を100万気圧、2500ケルビンの高温高圧状態にすることに成功した。そのような温度圧力条件において、流体状態の水素が相転移を観察することに成功し、その相転移境界を決定することに成功した。研究代表者はこの成果を2013年11月に新潟県新潟市で開催された第54回高圧討論会において発表した。また、国際科学雑誌への投稿のため論文を執筆中である。

本研究旨在实现以下两点。 1.通过高压实验确定构成地幔下层物质的导热系数，并估算从地核流入的热量。 2.通过实验阐明木星等气态巨行星的主要成分氢在高温高压下的状态，为气态行星的内部结构提供约束。 2013财年，即该研究项目的最后一年，我们致力于解决上述第二个问题。氢是宇宙中最丰富的元素，被认为是星际气体、星系间气体、恒星和类木行星的主要成分。由于氢是最轻的元素，因此它是一种极难维持在高温高压发生器中的物质。因此，人们对氢在数千开尔文和数十万至数百万个大气层（对应于气体行星内部）的状态和物理性质知之甚少。在这项研究中，我们首先开发了一种在激光加热金刚石砧室高压发生器中稳定保留氢气的技术。为了防止氢逸散到钻石等中，他们采用了在其上镀钛的方法，成功地将氢带到了100万个大气压、2500开尔文的高温高压状态。在这样的温度和压力条件下，我们成功地观察到了液态氢的相变，并成功确定了相变边界。主要研究者于2013年11月在新泻县新泻市举行的第54届高电压研讨会上发表了这一成果。他目前还在撰写一篇论文，以提交给国际科学期刊。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Spin crossover, structural change, and metallization in FeO under high pressure

高压下 Fe3O 中的自旋交叉、结构变化和金属化

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
KASHIWABARA;Takahito;Kenj i Ohta
通讯作者：
Kenj i Ohta

The onset of the geomagnetic field as predicted by core evolution models

地核演化模型预测的地磁场的出现

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Nakanii;T. Hosokai;S. Masuda;A. G. Zhidkov;Z. Jin;Y. Mizuta;H. Nakahara;T. Kohara;K. Iwasa;M. Kando;H. Kotaki;M. Mori;S. V. Bulanov;A. Yamazaki;T. Sano;K. Arakawa. and R. Kodama;島崎信二;Stephane Labrosse(共著)
通讯作者：
Stephane Labrosse(共著)

The high conductivity of iron and thermal evolution of the Earth's core