Unlock the deep Earth water cycle based on ab initio calculations of water partition between liquid iron and molten silicate

Research Project

Project/Area Number	24K07190
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	土屋卓久愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70403863)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	核－マントル間の水素分配 / 地球深部水循環 / 地球外核の化学組成 / 第一原理自由エネルギー計算 / 熱力学積分法
Outline of Research at the Start	地球内部における水(地球深部水)の循環過程の解明は、地球深部の化学進化や運動を理解するうえで極めて重要である。地球集積時の熔融したマントルや現在の核－マントル境界における液体鉄－熔融ケイ酸塩間の水素の分配挙動を明らかにすることで、地球深部水の循環について重要な知見を得ることができる。しかしながら、これまで研究結果には研究グループや研究手法によって大きな不一致がある。そこで本研究では、液体の自由エネルギーを高精度で決定できる独自の第一原理計算手法を用いて、超高温超高圧条件下での水素の液体鉄－ケイ酸塩間分配挙動について理論予測を行う。得られた結果に基づき、地球内部における水分布の変遷を考察する。