| 研究課題/領域番号 |
19K04051
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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 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
平尾 直久 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (70374915)
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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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 地球中心核 / 水素 / 高温高圧 / 放射光 / X線回折 / 相平衡関係 / メスバウアー分光 / 地球核 / 金属水素化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，地球深部の未解決問題の一つである地球核の軽元素問題を解く鍵になる可能性がある「水素」に注目し，地球核の構成や温度構造を議論する上で重要な「相平衡関係」と「密度」を，金属鉄－水素系を対象として地球核に相当する温度圧力条件下で実験的手法により明らかにすることで，地球核における水素の存在量を決定し，地球核の進化と現在の地球核の内部構造モデルを提示することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，未だ固体地球科学における重要問題となっている地球中心核の化学組成を制約するため，軽元素問題を解く鍵になる可能性がある「水素」に注目し高温高圧実験を実施した．地球核の主成分である金属鉄と水素との合金である鉄水素化物に関して，80-90万気圧，1500Kまでの圧力温度領域で相安定性を調べた結果，水素にリッチな場合と枯渇した場合で異なる高圧相が出現することが明らかになった．地球核内や核マントル境界などで水素リッチな領域と枯渇した領域が存在すれば，異なる高圧相の密度差は大きいため沈降・浮遊が起き，地球核のダイナミクスに大きく影響する可能性がある．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球核の化学組成は未解明問題の一つであり，水素はその鍵といえる．全地球深部の内部構造やダイナミクス，進化史を解明する上で，地球核にどのくらい水素が存在するのか，密度はどのくらいかという点は，重要な制約条件となる．本研究から，水素に富む領域と枯渇する領域で，地球核の主成分である鉄に固溶する水素量が異なり，その大きな密度差により地球核内で化学的沈降・浮遊が生じる可能性を示唆する重要な成果が得られた．
地磁気は人間社会活動と大きく関係している．地磁気の発生場である地球核の物質科学的解明，特に水素が果たす役割は，その発生メカニズムの解明や地磁気の変遷を理解する上でも重要である．
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