Determination of carbon isotopic fractionation coefficieint between core and mantle

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01994
• 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: Ehime University (2021-2023); Okayama University (2020)
• Principal Investigator: Kuwahara Hideharu 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (50505394)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): Madhusoodhan SatishKumar 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50313929) ; 伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023) ; 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) ; 出倉 春彦 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 講師 (90700146)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 炭素 / 同位体分別 / 核 / マントル / マグマオーシャン

Outline of Final Research Achievements

We experimentally investigated carbon isotope fractionation between metallic core and mantle during planetary differentiation (3 GPa, 1600-1800°C) to investigate the origin of the differences in carbon isotope ratios between chondrites and terrestrial planets. We also optimized experimental and analytical methods to minimize the effect of contamination during experiments and analysis. The preliminary results showed that 13C is enriched in metallic iron and 12C is enriched in silicate. This result suggests that the mantle becomes enriched in 12C than in chondrites.

Free Research Field

比較惑星学、高圧地球科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の実験から、金属核－マントル間の化学的相互作用によって、炭素同位体分別が起こりうることが示唆された。炭素は地球生命の主要構成元素であり、同位体比からその起源を明らかにすることは大気や生命を構成する炭素がどこから、どのように地球に供給されたのか、といった根源的な問いに関する理解の手助けになることが期待される。