2021 Fiscal Year Annual Research Report
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21J00653
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
福山 鴻 愛媛大学, 愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 窒素同位体 / 地球核形成 / マグマオーシャン / 超高温高圧実験 / 二次イオン質量分析法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度はマグマオーシャンに相当する超高温高圧実験手法の確立に着手した。手法を確立するにあたって圧力校正実験を遂行し、高温を発生させるために最適なレニウムヒーターの形状を考案した。結果として、先行研究では7 GPa・1800℃までに限られていた高温高圧実験条件 (Li et al., 2016; Dalou et al., 2019)を、7 GPa・2400～2500 ℃にまでに拡張し複数回実験することができた。鉄メルト―ケイ酸塩メルト間の同位体分別係数は温度に強く依存することが知られていることから（e.g., Bigeleisen and Mayer, 1947; Urey, 1947）、今回確立できた手法によって地球核形成における窒素同位体分別過程の直接的な制約がなされることが期待される。
高知コアセンター (KCC)とは共同研究を進め、高分解能SIMSによる分析を行う予定である。KCCの共同研究者とは急冷回収した試料の表面に関する意見交換を行っており、今後研磨方法の工夫を試みる。
他に、博士課程中に得られた成果を地球科学専門の国際誌へ投稿したが、Major Revisionとなってしまったため、査読者のコメントを基に原稿を修正し今年度の4月に再投稿した。また、博士課程中に参加していたJ-PARCでの実験によって得られた成果がScientific Reportsに掲載された。本成果は日本経済新聞など様々なメディアで取り上げられている。
東京大学とは愛媛大学先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）共同研究を行い、phase Aの水素結合に関する実験に参加した。成果はPRIUSシンポジウムで報告されている。
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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
レニウムヒーターを用いた、前例の少ない7 GPa・2400～2500℃に及ぶ超高温高圧実験手法を確立し、複数回実験を行うことができたため。
同位体分別は温度に強く依存するものの、先行研究ではマグマオーシャンよりも約700℃低い条件での実験しか行われていないことから、本実験で地球核形成における同位体分別がより詳細に解明されることが期待される。
以上の成果は日本地球惑星科学連合2022大会で口頭発表を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は昨年度に確立した超高温高圧実験手法を駆使することにより、これまで以上に数多くの実験を行っていく予定である。
当初はフランスのResearch Center Petrographiques Et Geochimiques (CRPG)との共同研究をする予定であったが、昨今の感染症が蔓延する中で海外との共同研究をすることは困難が予想される。そこで計画を変更し、高知コアセンターと共同研究を行い、国内でSIMSによる窒素同位体分析の確立することを目指す。高知コアセンターにはCRPGと同じ高分解能SIMS (IMS 1280 HR2, CAMECA製)があることから研究を遂行する上で問題なく、地理的に愛媛県から近いことから大変共同研究がしやすいと考えている。一方、SIMS分析のための標準試料は別途用意する必要があることから、今年度は標準試料の合成にも注力する。
2500℃の超高温から急冷回収した試料にはクラックが多くみられたことから、本年度の5月に高知コアセンターにてSIMS分析に適した研磨方法に関する意見交換をする予定である。
他に、回収試料を観察したところカプセル材料として用いたMgOと試料との反応が激しいことから、実験中の加熱保持時間は引き続き検討する予定である。
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