Water behavior at the core-mantle boundary and the interior of the icy planet.

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01994
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
• Research Institution: Osaka University (2021); Ehime University (2019-2020)
• Principal Investigator: Nishi Masayuki 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (10584120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土屋 旬 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (00527608) ; 桑山 靖弘 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (00554015)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マントル / 水 / 中心核 / 含水鉱物

Outline of Final Research Achievements

In this study, the chemical reaction between metallic iron and a limited water supply at ~120 GPa was investigated using the laser-heated diamond anvil cell technique. Contrary to the results of earlier studies, the formation of FeO instead of FeO2Hx without intermediate phases was observed. Also, we found that δ-AlOOH transforms into a new phase with orthorhombic symmetry, named ε-AlOOH, at 190 GPa.

Free Research Field

高圧地球科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球内部を循環する水が、金属鉄から成る地球中心核の表面に酸化鉄つくることが示唆された。地球内部の対流運動や中心核―マントル境界の性質、地震波異常の起源などを知るうえで重要な知見となると期待される。また、これまで実験的に検証されることのなかった地球マントル圧力を超える超高圧に耐える含水鉱物が存在することが分かった。地球より大きな惑星の内部はこのような超高圧環境が想定されるため、地球以外の惑星内部の水の挙動に関する新たな知見となった。