2008 Fiscal Year Annual Research Report
メタンハイドレートの超高温・高圧下における相変化と巨大氷惑星内部構造の推定
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18340126
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
平井 寿子 University of Tsukuba, 大学院・生命環境科学研究科, 講師 (60218758)
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| Keywords | メタンハイドレート / 高温・高圧 / 海王星 / 内部構造 / 氷惑星 / ダイヤモンドアンビルセル / レーザー加熱 / メタン |
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| Research Abstract |
メタンハイドレートは近年、燃える氷として化石燃料に変わる次世代のエネルギー資源として注目されているが、同時に、メタンは二酸化炭素より20倍も高い温室効果を示すという危険性も持っている。字際に地球46億年の進化の過程で劇的な環境変動、例えば、生物の大量絶滅を引き起こした地球温暖化や"全球凍結"からの復帰、に大きく関与してきたことが、最近明らかにされつつある。一方、惑星科学においては、天王星、海王星、タイタンなどの氷惑星や衛星の重要な構成成分と考えられている。これらの巨大惑星の組成や内部構造は、主に探査機による分光学的・物理的測定や理論計算によって推定されてきたが、実験的な検証は未だなされていない。そこで、メタンハイドレートやメタンの惑星内部に匹敵する高温高圧条件下における相変化を実験的に明らかにし、この結果を基に、巨大氷惑星の内部構造を推定し、進化過程を検討していくことが、本研究の全体的な目的である。
平成19年度の研究においては、高温高圧実験の基本的な方法を確立し、100GPaまでの加圧を行いながら、2500Kまでの加熱を行うことが可能となった。そこで、この手法をメタンハイドレートと固体メタンに適用して、これらの物質の高温高圧実験を、メタンハイドレートと固体メタンに関してでは90GPa,4000Kまでの高温高圧実験(海王星氷マントル上〜中部に相当する条件)を行った。その結果、メタンハイドレートは海王星マントル内では存続できず、固体オメタンは溶融して、分子重合が進み、最終的にはダイヤモンドが生成することがわかった。従来、氷マントルと呼ばれていたが実際には、溶融した熱いメタンと氷の海であることを推定した。
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