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メタンハイドレートの高温高圧下の相変化と海王星・天王星氷マントルの状態の推定

Research Project

Project/Area Number07J02727
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Solid earth and planetary physics
Research InstitutionUniversity of Tsukuba
Research Fellow 町田 真一  University of Tsukuba, 大学院・生命環境科学研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed(Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost : ¥1,800,000)
Fiscal Year 2008 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Fiscal Year 2007 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Keywordsメタンハイドレート / 水素ハイドレート / 氷惑星 / 高圧実験 / 高圧相転移 / 高圧安定性 / 分子間相互作用 / 氷マントル / 高温高圧実験 / 相変化
Research Abstract

メタンハイドレートは、外惑星やその衛星の主要な構成成分の一つと考えられている。海王星や天王星などの氷惑星では、構成成分や内部構造が探査機や理論計算から予測されており、氷層にメタンハイドレートが存在している可能性がある。しかし、氷惑星内部に匹敵する温度圧力下でのメタンハイドレートの状態を調べた実験はなかった。また、太陽系で最も豊富に存在する水素のハイドレートが氷衛星やプロトスターに存在する可能性が示唆さているが、水素ハイドレートの高圧相変化なども明らかにされていなかった。さらに、メタンハイドレートと水素ハイドレートは、他のガスハイドレートと比較して際立った安定性を示しており、メタンハイドレート、水素ハイドレートのみに高圧安定性を保証する特異的な分子間相互作用が働いていることが予測できる。そこで本研究では、氷惑星内部条件におけるメタンハイドレートの状態や、水素ハイドレートの高圧相転移を明らかにし、またハイドレート内の分子間相互作用を調べることを目的として、メタンハイドレート、水素ハイドレートの高圧実験を行った。本年度は、主に水素ハイドレートの高圧実験を行った。X線回折実験により、水素ハイドレートは、35〜40GPa付近で、フレームワーク水分子に水素結合対称化が生じ、これに誘発されて、新たな高圧相へ転移することが示された。さらに、分光学的な実験により、固体水素では一般的に観察されるカップリング現象が、水素ハイドレート内では抑制されることを明らかにした。また、ゲスト水素分子の回転が抑制されることをとらえた。固体水素では、水素分子の回転が止まるためには160GPa以上の高圧が必要であることを考慮すると、構造内での回転抑制はフレームワークによる強い相互作用が働いる結果であると考えられた。

Report

(2results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report

Research Products

(9results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] Structural Changes of filled ice Ic structure for hydrogen hydrate under high pressure2008

    • Author(s)
      Shin-ichi Machida
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics 129

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] メタンハイドレートの高圧安定性と氷惑星内部の状態の推定2007

    • Author(s)
      町田 真一
    • Journal Title

      日本惑星科学会誌 遊星人 16

      Pages : 38-46

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 同位体置換水素ハイドレートの分子間相互作用2008

    • Author(s)
      町田真一
    • Organizer
      第49回高圧討論会
    • Place of Presentation
      姫路商工会議所
    • Year and Date
      2008-11-13
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素ハイドレートの高圧相変化と分子間相互作用2008

    • Author(s)
      町田真一
    • Organizer
      日本鉱物科学会2008年年会
    • Place of Presentation
      秋田大学
    • Year and Date
      2008-09-20
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素ハイドレートの分子間相互作用と高圧安定性2008

    • Author(s)
      町田真一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2008年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場
    • Year and Date
      2008-05-26
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素ハイドレートの高圧下における相変化と分子間相互作用2007

    • Author(s)
      町田 真一
    • Organizer
      第48回高圧討論会
    • Place of Presentation
      倉吉パークスクエア
    • Year and Date
      2007-11-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素ハイドレートの分子内振動モードの変化と分子間相互作用2007

    • Author(s)
      町田 真一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2007年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場
    • Year and Date
      2007-05-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Changes in vibration modes of hydrogen molecules in hydrogen hydrate for C2 under high pressure.2007

    • Author(s)
      Shin-ich Machida
    • Organizer
      7th High Pressure Mineral Physics Seminar
    • Place of Presentation
      Matsushima. Japan
    • Year and Date
      2007-05-09
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.sakura.cc.tsukuba.ac.jp/~hphhirai/
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL :

Published : 2007-04-01   Modified : 2016-04-21  

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