| 研究課題/領域番号 |
19K04040
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
中島 陽一 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (50700209)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 地球コア / コア軽元素 / 液体鉄合金 / 高圧高温実験 / 非弾性X線散乱 / X線回折 / 液体鉄軽元素合金 / 音速 / 高圧高温 / 高圧下音速測定 / 地球中心コア / 弾性波速度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球の中心には半径3,500kmの金属コアがあり、その大部分は融解状態である。地球金属コアの化学組成は地球形成過程過程、その後の地球内部の化学的・熱的進化、地球磁場形成といった問題を解決するために不可欠である。本研究では、コアの主成分である鉄と、合計で10％程度ほど溶け込んでいると考えられている水素や炭素、酸素、ケイ素、リン、硫黄といった軽い元素との液体合金の音速を実際のコアの圧力温度条件である135万気圧以上、4000ケルビン以上で測定する。測定された音速と地震波観測で得られる実際のコアの音速を直接比較することでその化学組成を決定する。
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| 研究成果の概要 |
液体鉄合金の高圧高温下における音速は、地球液体コア中の軽元素を決定するために不可欠である。本研究課題では、液体Fe-PとFe-Si、およびFeの音速を高圧下で測定し、地球液体コアの地震波観測と比較することで、液体コア中のリンとケイ素の存在量に制約を与えた。その結果、リンがコアの音速と密度に与える影響は僅かであることが明らかになった。
また、ケイ素は液体Feの音速を著しく増大させるため、現在の液体コアの地震波速度を説明するには、地球形成時にコアに取り込まれたと考えられているケイ素含有量では多過ぎる事が明らかになり、現在の地球コアはコア形成初期に比べケイ素に枯渇していることが予想される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の研究では、隕石や岩石の化学組成や、地球形成時の元素分配に基づきコア組成が議論されてきた。本研究課題では、高圧下でコア組成の候補となる液体鉄合金の音速を実際に測定し、現在のコアの音速と密度を比較するで、コア化学組成に制約を与えた。本研究成果により、従来の間接的手法によるコア組成モデルを実際のコアの観測情報と比較できるようになったことは、大きな学術的意義をもつ。
地球コアの化学組成は、地球形成過程やその後の熱的・化学進化を解き明かす上で不可欠な情報である。我々地球の成り立ちから現在に至る歴史を紐解くことは、人類の共通のテーマの一つであり、本研究成果は社会的意義も大きいと期待している。
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