2015 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
24000005
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
廣瀬 敬 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (50270921)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 泰生 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用促進部門, 研究員 (20344400)
ALFRED Baron 国立研究開発法人理化学研究所, 放射線光科学研究センター, 准主任研究員 (90442920)
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Project Period (FY) |
2013 – 2015
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Keywords | 地球深部 / コア / 下部マントル / 高圧 / 放射光 |
Outline of Annual Research Achievements |
コアの高圧高温下における液体の鉄-水素合金につき、第一原理計算によって密度と速度を明らかにした。その結果、水素を1.0wt.%含む液体鉄は密度と速度ともに、地震波観測と整合的であることがわかった。さらに、超高圧下での鉄-シリコン-水素合金の密度測定を放射光施設SPring-8で行い、これもコアの観測値をよく説明することを明らかにして、水素がコアの重要な軽元素であることを示した。一方、鉄の電気抵抗率を、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いた静的高圧実験としては初めて、コアの超高圧高温下で実測することに成功し、熱伝導率を得た。電気抵抗率が高温で飽和することを確認し、コアの熱伝導率が従来の値の3倍程度高いことを明らかにした。また、エックス線非弾性散乱測定によって液体鉄合金の縦波速度を70万気圧の超高圧下まで決定することに、これも静的高圧実験としては初めて成功した。その結果、炭素が含まれることによって液体鉄の速度が上がること、鉄-炭素合金ではコアの密度と速度を同時に説明できないこと、を明らかにした。マントル深部の圧力まで、FeO-Si02の2成分系の融解実験を行い、共融点温度はFeO端成分の融点に近いこと、つまり共融点組成はFeO端成分にとても近いことがわかった。このことはマントル最深部でシリケイトメルトの分別結晶作用が起こると組成はFeOに近づいていき、少なくともおよそ3500度まで液体のまま存在することを意味している。
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[Journal Article] Melting in the Fe0-Si02 system to deep lower mantle pressures : implications for subducted Banded Iron Formations2016
Author(s)
Kato, C., Hirose, K., Nomura, R., Miyake, A., Ohishi, Y.
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters,
Volume: 440
Pages: 56-61
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Experimental determination of the electrical resistivity of iron at Earth's core conditions,2016
Author(s)
Ohta, K., Kuwayama, Y., Hirose, K., Shimizu, K., Ohishi, Y.
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Journal Title
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Constraints on Earth's inner core composition inferred from measurements of the sound velocity of hcp-iron in extreme conditions.2016
Author(s)
T. Sakamaki, E. Ohtani, H. Fukui, S. Kamada, S. Takahashi, T. Sakairi, A. Takahata, T. Sakai, S. Tsutsui, D. Ishikawa, R. Shiraishi, Y. Seto, T. Tsuchiya, and A. Q. R. Baron
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Journal Title
URL
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Effect of magnetism on lattice dynamics in SrFe2As2 using high-resolution inelastic x-ray scattering.2016
Author(s)
N. Murai, T. Fukuda, T. Kobayashi, M. Nakajima, H. Uchiyama, D. Ishikawa, S. Tsutsui, H. Nakamura, M. Machida, S. Miyasaka, S. Tajima, and A. Q. R. Baron
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 93
Pages: 20301
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Temperature dependence of the velocity-density relation for liquid metals under high pressure : implications for the Earth's outer core2015
Author(s)
Komabayashi, T., Kato, J., Hirose, K., Tsutsui, S., Imada, S, Nakajima, Y., Baron, A. Q. R.
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: 100
Pages: 2602-2609
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Nature of the volume isotope effect in ice,2015
Author(s)
Umemoto, K., Sugimura, E., de Gironcoli, S., Nakajima, Y., Hirose, K., Ohishi, Y., Wentzcovitch, R. M.
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Journal Title
Physical Review Letters,
Volume: 115
Pages: 173,005
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Carbon depleted outer core revealed by sound velocity measurements of liquid Fe-C alloy2015
Author(s)
Nakajima, Y., Imada, S., Hirose, K., Komabayashi, T., Ozawa, H., Tateno, S., Tsutsui, S., Kuwayama, Y., Baron, A. Q. R.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Heating of Li in Hydrogen : Possible Synthesis of LiHx2015
Author(s)
K. Kuno, T. Matsuoka, T. Nakagawa, N. Hirao, Y. Ohishi, K. Shimizu, K. Takahama, K. Ohta, M. Sakata, Y. Nakamoto, T. Kume, and S. Sasaki
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Journal Title
High Pressure Research
Volume: 133
Issue: 1
Pages: 16-21
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Signature of a polyamorphic transition in the THz spectrum of vitreous Ge022015
Author(s)
A. Cunsolo, Y. Li, C. N. Kodituwakku, S. Wang, D. Antonangeli, F. Bencivenga, A. Battistoni, R. Verbeni, S. Tsutsui, A. Q. R. Baron, H-K. Mao, D Bolmatov, and Y. Q. Cai.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 5
Pages: 14996
DOI
URL
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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