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氷天体内部のレオロジーに関する実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18654095
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関九州大学

研究代表者

久保 友明  九州大学, 理学研究院, 准教授 (40312540)

研究分担者 加藤 工  九州大学, 理学研究院, 教授 (90214379)
上原 誠一郎  九州大学, 理学研究院, 助教 (70158773)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2008年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2007年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード氷天体 / レオロジー / 結晶粒成長 / 火星氷床 / ドライアイス / 氷の高圧相転移 / ダイアモンドアンビルセル / 2次元X線回折時分割測定
研究概要

1)氷-硫酸塩ハイドレートおよび氷-ダスト2相系の結晶粒成長カイネティクス
真空焼結法を用いて空隙や気泡の少ない良質の出発物質を作成することに成功した。それを用いて大型冷凍庫内の恒温箱において・1℃から-7℃の条件で純氷多結晶体、氷+硫酸塩ハイドレートおよび氷+ダストの2相多結晶体を用いて粒成長実験を行った。2vo1%程度のごく少量の硫酸塩ハイドレートおよびダスト成分が氷の粒成長を大きく抑制することが明らかになった。ガリレオ衛星の外殻氷層は純氷である場合よりも、硫酸塩ハイドレートやダストなどの第2相粒子が少量含まれている方が、粒径が細粒に保持されてより軟化する可能性が高い。そのことが外殻氷層内における対流運動を可能にしているかもしれない。
2)2次元X線回折時分割測定法を用いた氷の高圧相転移および氷高圧相の結晶粒成長カイネティクス実験ダイアモンドアンビルセルと放射光の単色X線回折法を用いて、0-3GPa,200-300Kの条件で、氷のVI-VIIIおよびVI-VII高圧相転移の核生成と成長のカイネティクスや氷VI相およびVII相の結晶粒成長カイネティクスをX線その場観察した。デバイリングの回折斑点から結晶数密度を推定する方法を用いて相転移や結晶粒成長にともなう氷高圧相の結晶粒径変化のカイネティクスを観察した。粒径標準物質を用いた回折斑点数の校正実験も行った。約15秒毎の時分割測定に成功しているが、回折斑点数を定量的に扱うためには結晶粒径と入射ビームサイズのバランスをより最適化する必要がある。
3)CO_2 ice+H_2O ice 2相多結晶体の塑性変形実験
MITのDurham博士らと協力し、CO_2 ice+H_2O ice 2相多結晶体の流動則を明らかにする実験を行った。CO_2 iceはH_2O iceに比較し非常に流動しやすいことが知られていた。本研究により、H_2O iceに少量のCO_2 iceが混ざることにより流動応力が大きく減少することが明らかになった。太陽系外縁部の氷天体表面は非常に低温であるにも関わらず、流動地形が見られる場合がある。そこでは固いH_2O iceに加えて柔らかい第2相の存在が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

報告書

(3件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] 氷天体内部対流運動の物質科学2008

    • 著者名/発表者名
      久保 友明
    • 雑誌名

      低温科学 66(In press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 氷天体物質の流動物性2007

    • 著者名/発表者名
      久保友明
    • 雑誌名

      遊星人 16

      ページ: 13-23

    • NAID

      110006242548

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 火星南極氷床の力学的性質に関する予備的実験2008

    • 著者名/発表者名
      梶原由美, 他
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2008年大会
    • 発表場所
      千葉 幕張メッセ
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] H_2O氷とCO_2氷の2相系レオロジーに関する予備的研究2008

    • 著者名/発表者名
      久保友明, 他
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2008年度年会
    • 発表場所
      秋田
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 氷-ドライアイス2相系の塑性流動実験2008

    • 著者名/発表者名
      久保友明, 他
    • 学会等名
      2008年日本惑星科学会秋季講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 氷の高圧相転移カイネティクスの2次元X線回折時分割測定2008

    • 著者名/発表者名
      久保友明, 他
    • 学会等名
      第49回高圧討論会
    • 発表場所
      姫路
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高圧氷多結晶体の結晶粒径変化のX線その場観察2007

    • 著者名/発表者名
      久保 友明, 他
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2007年度年会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 2次元検出器を用いた高圧下における結晶粒挙動のX線その場観察とカイネティクス研究2007

    • 著者名/発表者名
      久保 友明, 他
    • 学会等名
      第48回高圧討論会
    • 発表場所
      倉吉
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Planetary ices up close:imaging by cryogenic SEM2007

    • 著者名/発表者名
      Stern, L.A., et. al.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      米国サンフランシスコ
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Preliminary experiments on grain growth kinetics of planetary ices2007

    • 著者名/発表者名
      久保 友明, 他
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2007年大会
    • 発表場所
      千葉
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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