2017 Fiscal Year Research-status Report
惑星形成・進化によって失われた元素のゆくえ：高圧高温実験からのアプローチ
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15K17785
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
浜根 大輔 東京大学, 物性研究所, 技術職員 (20579073)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ミッシングゼノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球や火星の大気や全岩組成はその元となった始源的隕石の組成とおおむね調和的であるが、一方で惑星形成から現在に至るまでに選択的に欠損し所在不明となった元素もいくつか存在する。本研究ではその行方不明の元素のうち、希ガス元素であるキセノン(Xenon)に注目し、未解決の課題となっている「Missing Xenon問題」の解明に寄与することを目的とする。本研究ではキセノンをはじめとした希ガスと地球・火星物質との反応性を惑星深部の高圧高温環境で探り、キセノンが惑星深部で捕縛されている可能性などを検討することで、希ガスの中でキセノンが選択的に消失する地質学的プロセスの解明を目指す。
本年度においては昨年度に引き続き地球深部における高圧高温環境で希ガスとシリカクラスレートとの反応性を検討した。シリカクラスレートは海洋底に広く分布する可能性が指摘されているため、Missing Xenon問題を包括的に理解するためにはシリカクラスレートと希ガスの反応性は検証すべき課題である。一方でシリカクラスレートの高圧下での挙動はこれまでほとんど研究例が無く、また、最近になって発見されたシリカクラスレートについても理解を進める必要がある。本年度は昨年度に行った内容の再現実験や種類の異なるシリカクラスレートを用いた実験も行った。
希ガスフリーの実験においては、複数のシリカクラスレートの種類および圧力媒体についてより広範な条件で物性値を取得した。希ガス雰囲気の条件では、希ガスの種類や、加熱・非加熱の条件で反応性やガス交換の有無を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
地球マントルに存在しうる鉱物や、希ガスを内包するポテンシャルを持つシリカクラスレートに対してキセノンとの反応性を調査した。これまでのところ地球マントル鉱物とキセノンが化学反応を示した形跡は認められないが、検証すべき対象としてシリカクラスレートが追加された。シリカクラスレートが海洋底に広く分布する可能性が指摘されており、地球深部へ引き込まれる可能性や、高圧下での挙動はほとんど明らかになっていない。現時点ではシリカクラスレート自身の高圧下での挙動や希ガスとの反応性を中心に検討しているが、シリカクラスレートについて複数の種類が存在することが明らかになり、検証すべき対象が増えている。それでも実験そのものは順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度においてはシリカクラスレートと希ガスの反応性についてさらに検証を行い、これまでに得られたマントル鉱物と希ガスの実験内容も必要なものについて再検証を行うことで、Missing Xenon問題を考察する。
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| Causes of Carryover |
実験消耗品について想定よりも損傷が軽微であったことから、その再加工・調達にともなう費用が当初計画を下回ったために次年度使用額が発生した。この次年度使用額についてはダイヤモンドをはじめとする実験消耗品に充てる予定である。
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[Journal Article] Quantum valence criticality in a correlated metal2018
Author(s)
Kuga K., Matsumoto Y., Okawa M., Suzuki S., Tomita T., Sone K., Shimura Y., Sakakibara T., Nishio-Hamane D., Karaki Y., Takata Y., Matsunami M., Eguchi R., Taguchi M., Chainani A., Shin S., Tamasaku K., Nishino Y., Yabashi M., Ishikawa T., Nakatsuji S.
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Journal Title
Science Advances
Volume: 4
Pages: eaao3547
DOI
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