| 研究課題/領域番号 |
20H02008
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
寺崎 英紀 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50374898)
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| 研究分担者 |
米田 明 大阪大学, 大学院理学研究科, 招へい研究員 (10262841)
鎌田 誠司 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), その他 (30611793)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | 密度 / 弾性波速度 / 鉄合金 / 火星 / 高圧 / 中心核 / 状態方程式 / コア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
火星溶融核の圧縮挙動を、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いてX線吸収法とGHz超音波法による密度と弾性波速度の複合測定により決定する。本研究の密度と弾性波速度の複合測定から、鉄合金融体の圧縮挙動、即ち状態方程式を正確に決定する。得られた中心核条件における核構成物質の圧縮挙動と最新のInSight探査機による地震波データを含む内部探査データにより、火星核のサイズ・組成を初めて正確に拘束できるようになる。
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| 研究実績の概要 |
火星は、測地観測や地震波観測から液体の中心核（コア）を持つことが報告されている (e.g. Irving+ 2023)。火星コア組成は、Fe-Ni-S系が有力視されるが文献により組成が異なる。地震波観測によるコアサイズを基にコア組成を制約するには、コア条件におけるFe-Ni-Sの密度と弾性（体積弾性率など）に関する情報が不可欠である。そこで本研究では、ダイヤモンドアンビルセル（DAC）を用いた密度と弾性波速度の複合測定により、火星コア条件におけるFe-Ni-Sの状態方程式の決定を目指している。本研究では、試料のX線透過率から密度を求めるX線吸収法とレーザー加熱式DACを組合わせた密度測定を実施し、GHz帯域超音波の干渉から波の伝播時間を求めるGHz超音波干渉法を用い弾性波速度測定を実施した。
2023年度は、Fe-Ni-Sの端成分であるFeS, Ni試料について、24 GPa, 2230 Kまでの条件で測定し、固体と液体の密度測定に成功した。Niの固体密度は、誤差が0.8-1.8 %でX線回折密度との差が0.01-2.2 %の精度で決定できた。液体密度は1.7 %の精度で求まった。得られた密度結果から、Niの等温体積弾性率は、KT0=173 GPaと求まった。
弾性波速度測定では、8-34 GPaの圧力条件でFe試料の伝播時間を測定した。X線吸収法を用いて試料のX線透過率から試料厚みを見積もった。またラボで試料厚みを求めるためにダイヤ面間距離計を製作した。これらの結果、Fe試料のbccおよびhcp相のP波速度が求まった。GHz超音波法による測定圧力を、34 GPaまで大きく拡張できた意義は大きい。また地球型惑星内部に関する国際集会（Workshop on Interiors of planetesimals and terrestrial planets）を開催した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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