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高温高圧下でのマントル鉱物、水素の熱・電気伝導率測定:惑星内部の輸送特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11J00825
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関東京工業大学 (2013)
大阪大学 (2011-2012)

研究代表者

太田 健二  東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 講師

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
2013年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2012年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2011年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード高温高圧 / 金属水素流体 / ダイヤモンドアンビルセル / ガス惑星 / 熱伝導率 / ペロフスカイト / ポストペロフスカイト / 下部マントル / 電気伝導度 / 酸化第一鉄(FeO) / 絶縁体-金属転移
研究概要

本研究では以下の2点を目的としている。
1. 地球下部マントルを構成する物質の熱伝導率を高圧実験によって決定し、地球コアから流入してくる熱量を見積もる。
2. 木星などの巨大ガス惑星の主成分である水素の高温高圧下での状態を実験によって明らかにすることで、ガス惑星の内部構造に制約を与える。
本研究課題の最終年度である平成25年度は上記2の課題に取り組んだ。水素は宇宙に最も豊富に存在する元素であり、ほとんどが星間ガスや銀河間ガス、恒星あるいは木星型惑星の主要構成元素として知られている。水素は最も軽い元素であるがゆえ、高温高圧発生装置内に保持することが非常に困難な物質である。そのため、ガス惑星内部に相当するような数千ケルビン、数十万~数百万気圧下での水素の状態や物性値は殆ど分かっていない。本研究ではまず、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル高圧発生装置内に水素を安定して保持するための技術開発を行った。水素のダイヤモンド等への散逸を防ぐために、チタンをコーティングする手法を取り入れ、水素を100万気圧、2500ケルビンの高温高圧状態にすることに成功した。そのような温度圧力条件において、流体状態の水素が相転移を観察することに成功し、その相転移境界を決定することに成功した。研究代表者はこの成果を2013年11月に新潟県新潟市で開催された第54回高圧討論会において発表した。また、国際科学雑誌への投稿のため論文を執筆中である。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Thermal diffusivities of MgSiO_3 and Al-bearing MgSiO_3 perovskites2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose
    • 雑誌名

      Amehcan Mineralogist

      巻: 99 ページ: 94-97

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The high conductivity of iron and thermal evolution of the Earth's core2013

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Gomi, Kenji, Ohta, et al.
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 224 ページ: 88-103

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice therlal conduct ivi ty of MgSiO_3 perovski te and post-perovski te at the core-mantle boundary2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ohta
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 346-350 ページ: 109-115

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2012.06.043

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental evidence of superionic condution in H_2O ice2012

    • 著者名/発表者名
      E. Sugimura (共著)
    • 雑誌名

      Journal of chemical physics

      巻: 137 号: 19 ページ: 194505-194505

    • DOI

      10.1063/1.4766816

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and theoretical evidence for pressure-induced metallization in FeO with rocksalt-type structure2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 108 号: 2 ページ: 26403-26403

    • DOI

      10.1103/physrevlett.108.026403

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin crossover, structural change, and metallization in NiAs-type FeO at high pressure2011

    • 著者名/発表者名
      Haruka Ozawa(共著)
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84 号: 13 ページ: 134417-134417

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.134417

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高温高圧下における金属水素流体の安定領域の決定2013

    • 著者名/発表者名
      太田健二
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟県新潟市
    • 年月日
      2013-11-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Experimental constraints on thermal conductivity of the core-mantle bo undary region2013

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      Workshop of the IUCr Commission on High Presure Advances in Static and Dynamic High-Presstre Crystallography
    • 発表場所
      Desy, Hamburg, Germany
    • 年月日
      2013-09-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental constraints on electrical and thermal conductivity of the core-mantle boundary region2013

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      Interior of the Earth, Gordon Research Conference
    • 発表場所
      Mount Holyoke College, Suth Hadley MA, USA
    • 年月日
      2013-06-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stability of (Mg_<1-x>Fe_x)O in the Earth's lower mantle2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone conter (USA)
    • 年月日
      2012-12-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Stability of iron-rich (Mg,Fe) O in the Earth's lower mantle2012

    • 著者名/発表者名
      太田健二
    • 学会等名
      第52回高圧討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2012-11-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Stability of (Mg_<1-x>Fe_x)O in the Earth'S lower mantle2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      The 6th Asian Conference on High Pressure Research
    • 発表場所
      Chinese Acadeiy of Sciences(China)
    • 年月日
      2012-08-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Pressure induced metallization in FeO with rocksalt-type structure2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      Joint 2012 COMPRES ANNIJAL MEETING and High-Pressure Mineral PhySjcS Seminar
    • 発表場所
      〓libakkeo Conierence Center and Lodge (USA)
    • 年月日
      2012-07-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spin crossover, structural change, and metallization in FeO under high pressure2012

    • 著者名/発表者名
      Kenj i Ohta
    • 学会等名
      High Pressure, Research at Gordon research conference
    • 発表場所
      University of New England (USA)(招待講演)
    • 年月日
      2012-06-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Lattice thermal conductivity of MgSiO_3 perovskite and post-perovskite at the core-mantle boundary2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      Joint symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2(国際学会)
    • 発表場所
      Branc Art Misasa, Misasa-cho, Tottori(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] The High Conductivity of Iron and Thermal Evolution of the Earth's Core2011

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Gomi(共著)
    • 学会等名
      American Geophysical Union, 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, CA, USA(口頭発表)
    • 年月日
      2011-12-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Lattice thermal conductivity of MgSiO_3 perovskite and post-perovskite at the core-mantle boundary2011

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta
    • 学会等名
      American Geophysical Union, 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, CA, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Preliminary Core-Mantle Boundary Heat Flux Map2011

    • 著者名/発表者名
      John Hernlund(共著)
    • 学会等名
      American Geophysical Union, 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, CA, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] The onset of the geomagnetic field as predicted by core evolution models2011

    • 著者名/発表者名
      Stephane Labrosse(共著)
    • 学会等名
      American Geophysical Union, 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, CA, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] FeOの金属転移2011

    • 著者名/発表者名
      太田健二
    • 学会等名
      日本高圧力学会第52回高圧討論会
    • 発表場所
      沖縄県那覇市沖縄キリスト教学院(口頭発表)
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] パリティ2013

    • 著者名/発表者名
      太田健二
    • 出版者
      丸善出版株式会社
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2012/120113

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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