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地球初期における金属の分離過程を考慮した地球中心核の組成の推定

研究課題

研究課題/領域番号 17K05638
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 固体地球惑星物理学
研究機関東京工業大学

研究代表者

市川 浩樹  東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (50570503)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード地球中心核の組成 / 軽元素 / 地震波観測 / 鉄合金液体 / 第一原理分子動力学計算 / マグマオーシャン / 惑星起源・進化 / 地殻・マントル物質 / 地球・惑星内部構造
研究実績の概要

本研究期間前から行っているFe-(Si, S, C, H)系の第一原理分子動力学計算(核の温度・圧力領域(温度:4000ー8000K、圧力:100ー350 GPa))を引き続き行い、組成の異なる各鉄液体混合物の状態方程式を作成した。また、地震波観測値や他の制約条件との比較により、外核全体の組成の推定を試みた結果をとりまとめ、国際誌に論文を投稿した。具体的には、各鉄液体混合物の状態方程式と地震波観測値の比較のみにより、どの軽元素が、どれだけ外核へ多く含まれるのかについて、論ずることは不可能であることについて明らかにし、外核の組成をさらに制約するためには、他の制約条件が必要であることを示した。このことは、状態方程式と地震波観測値の比較のみにより外核の組成を推定した先行研究(Huang et al., 2011の衝撃圧縮実験(外核は酸素に枯渇))とBadro et al., 2014の第一原理分子動力学計算(外核は酸素に富む))とは相異なる結果である。本研究の結果では、外核は炭素を主要な軽元素として含んでいないことを、状態方程式と地震波観測値の比較のみから明らかにしたが、それ以上は、制約できないことを示した。また、他の制約条件として、全地球組成、ICBでの密度不連続性、P波速度の不均一性、および、核形成時の元素分配を用い、外核の組成を検討した結果、外核がSiを主要な軽元素として含んでいる可能性が高いことを論じた。
また、マグマオーシャンでの金属の分離時、金属とケイ酸塩メルトにおける各元素の濃度の推定をすることができる動径方向1-Dコードを作成した。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] 外核の化学組成2018

    • 著者名/発表者名
      市川浩樹, 土屋卓久
    • 雑誌名

      地学雑誌

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007510404

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 外核の化学組成【掲載確定】2018

    • 著者名/発表者名
      市川浩樹
    • 雑誌名

      地学雑誌

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Composition of the outermost outer core estimated from thermoelastic properties of liquid Fe alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ichikawa, Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Web Application for 3-D visualization of Global Seismic Tomography Models2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ichikawa
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Composition of the outermost outer core estimated from thermoelastic properties of liquid Fe alloys【発表確定】2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ichikawa, Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Web Application for 3-D visualization of Global Seismic Tomography Models【発表確定】2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ichikawa
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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