Development of volumetric heat capacity measurement for earth deep interior materials under high temperatures and pressures.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01995
• 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: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Yagi Takashi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (10415755)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 健二 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20727218)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 高圧 / 高温 / マントル / コア / 熱物性 / 熱伝導 / 比熱

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to develop a volumetric heat capacity measurement technique under high temperature and high pressure conditions, and to clarify the dependence of the thermophysical properties of the Earth's core and mantle on both the temperature and the pressure axis. Thermophysical properties of major minerals in the lower mantle (Fe-bearing perovskite, post-perovskite and MgO periclase), Pt as a metallic reflective layer important in specific heat capacity measurements, and hcp iron important in elucidating the thermal evolution of the earth's core were obtained under ultrahigh pressure (up to 170 GPa) and ultra-high temperature (up to 2900 K) conditions. Based on these results, we obtained important clues for understanding heat conduction from the Earth's core to the mantle.

Free Research Field

熱物性計測技術

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、地球の中心がどのようになっているのか、そして過去および将来の地球がどのように変化をしていくのかを、マントルや核の類似の条件で熱物性値を計測して解明するものです。マントル物質や地球核と考えられる鉄の熱伝導率の計測に成功し、これらのデータは原始地球からの現在までの進化の過程やマントル対流の解明などに貢献します。
また本研究で開発した技術は、約200万気圧かつ数千ケルビンという超高温高圧で物質がどのようにふるまうかを知ることができるものであり、新物質や新物性の探索・解明に役立つことが期待できます。