| 研究課題/領域番号 |
19H00716
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
太田 健二 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20727218)
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| 研究分担者 |
伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2022年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2021年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2019年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
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| キーワード | 地球中心核 / 電気抵抗率 / 熱伝導率 / 粘性率 / 鉄合金 / ダイヤモンドアンビルセル / 二次イオン質量分析法 / 自己拡散係数 / 輸送特性 / 高温高圧実験 / 鉄 / 電気伝導度 / SIMS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温高圧環境の地球中心から地表へと向かう熱流は、外核とマントルの対流を誘起し、約40億年続くとされる地球ダイナモやプレート運動などの原動力となっている。熱伝導率や電気伝導度、粘性率などの輸送特性は地球内部の温度構造と熱進化、ダイナミクスを探るための基礎的な物理量だが、地球核の環境での測定例は極めて少ない。本研究は、核を構成する鉄合金の液体、固体状態での熱輸送特性を実際の地球核の温度圧力条件における実験から制約する。実験で得られた核構成物質の電気・熱伝導率と構成物質中の元素の自己拡散係数から、初期地球温度とその冷却過程、内核の誕生時期とダイナミクスなどの地球の熱進化に制約を与えることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、地球の液体外核・固体内核の輸送特性を高圧実験から明らかにし、地球の熱進化過程の解明を推進することを目的としている。4年間の研究によって、核を構成する鉄合金の電気・熱伝導率、自己拡散係数を高圧下で決定する手法を確立した。その結果、液体鉄の電気抵抗率、固体鉄の熱伝導率を実際の地球中心核条件で決定することに成功し、大きなブレークスルーを達成した。鉄ー軽元素合金内でのNiの拡散係数決定から地球内核の粘性率にも新たな制約を与えることが出来た。本研究の開始時に論争となっていた地球中心核の伝導度の大きさには研究者間のコンセンサスが得られてきたと言える。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球中心核を構成する物質の輸送特性は内核の年齢など地球の構造進化史を解明する上で重要な物性値である。しかし、地球中心核に相当する条件での物質の輸送特性（電気・熱伝導率、粘性率）は実験による制約が難しい物性であった。本研究の結果から結論付けられる重要な知見は、地球中心核の伝導度がこれまでの予想の上限値に近く、内核は10億歳以下の年齢で、熱対流を起こさないということである。このことを実証するような地球物理学的観測と古地磁気観測結果が今後更に展開されていくだろう。本研究の成果から新たに湧き上がる疑問は今後の別の課題として提案されていく。
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