超高圧実験と熱力学モデリングに基づく地球コア組成の制約

基于超高压实验和热力学建模的地核成分约束

• 批准号: 22KJ0567
• 负责人: 横尾 舜平
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0567/
• 关键词: 地球コア; 火星コア; 高圧実験; メタル-シリケイト分配実験

本年度は当初の計画通り、鉄-軽元素系のリキダス相関係を決定するための高圧実験を重点的に進めた。具体的には、1、鉄-硫黄-酸素-炭素系の火星コア条件下での融解実験、2、鉄-硫黄-炭素-水素系の火星コア条件下での融解実験、3、液体FeOの高圧下での密度測定に取り組んだ。1、鉄-硫黄-酸素-炭素系の融解実験については、火星コアでの内核の結晶化を議論するに足るだけの圧力範囲、組成範囲での実験を完了した。実験結果に基づいてリキダス相関係を構築し、火星コアに内核が存在する可能性について検討した。熱力学モデルについては2成分系の不確かさが残っているため簡易なモデルしか作成していないが、火星コアを議論するには十分なモデルを得ることができた。本研究については複数の国際学会で発表を行った。2、鉄-硫黄-炭素-水素系の融解実験について本年度より新たに取り組み始めた。鉄中の水素については回収試料から組成を決定することが難しいことが課題であったが、水素量の測定手法については確立しつつある。既に予察的な結果を2点得ることに成功したため翌年度に重点的に取り組むことを計画している。3、液体FeOの高圧下での密度測定については、50万気圧までの圧力範囲で複数の実験点を得ることに成功した。実験手法については概ね確立したため、より高い圧力での実験結果を得ることで地球コア条件下におけるFe-O系の熱力学モデルに制約を加えることを計画している。

今年，按照原计划，我们重点进行高压实验，以确定铁-轻元素体系中的液相线相关系。具体来说，1.火星核心条件下铁-硫-氧-碳体系熔化实验，2.火星核心条件下铁-硫-碳-氢体系熔化实验，3.液态Fe3O进行高压密度测量。 1.关于铁硫氧碳体系的熔化实验，我们在足以讨论火星核心内核结晶的压力和成分范围内完成了实验。根据实验结果，我们构建了液相线相位关系，并研究了火星核心存在内核的可能性。至于热力学模型，由于二元系统中仍然存在不确定性，仅创建了一个简单的模型，但我们能够获得足以讨论火星核心的模型。这项研究已在多个国际会议上发表。 2、我们今年启动了一个新项目，铁硫碳氢体系的熔化实验。尽管很难从回收的样品中确定铁中氢的成分，但测量氢含量的方法正在建立。由于我们已经成功获得两项初步结果，因此我们计划明年重点关注这一点。 3.关于高压下液态Fe3O的密度测量，我们成功获得了压力范围高达500,000 atm的多个实验点。现在实验方法已经基本建立，我们计划通过在更高压力下获得实验结果，对地核条件下Fe-O体系的热力学模型添加约束。

项目成果

IMPMC(フランス)

IMPMC（法国）