| 研究課題/領域番号 |
20K22363
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0204:天文学、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 (2021)
東京大学 (2020) |
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研究代表者 |
田川 翔 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (60882826)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 超高圧・高温実験 / 二次イオン質量分析法(SIMS) / コア－マントル分離 / ダイヤモンドアンビルセル(DAC) / メタル－シリケイト分配 / 鉄・水素化物 / 水素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球の起源物質は何か。その謎を解く鍵は、地球初期に起きた分化現象にある。しかし、コア－マントルの分化条件 (約50 万気圧・3500 K)における知見は、試料の微小さ・濃度ゆえに限られている。そこで本研究では、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いた超高圧・高温実験と、結像型二次イオン質量分析装置による分析を組み合わせることで、実験上の困難を解決する。その上で、先行研究が限られていた揮発性元素・微量元素(Nb, Ta)を含む系の分配実験とコア形成モデルの計算を行い、地球の起源物質の制約を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、地球の起源物質の推定に繋がる「地球の金属核の形成過程」に着目し、実験を行った。まず、A)核形成における水・水素の影響に着目した。本研究により、水を含んだマグマオーシャンからコアが分離した際に、大量の水素が地球核へ分配される可能性が明らかになった。次に、その実験の結果を受け、B)Fe－FeH系の高圧・高温における振る舞いを明らかにし、Fe-H系の惑星核における熱力学的物性の理解を広げた。更に、地球核形成時の条件を制約するために、C)リンや炭素の地球核・コア間の分配実験を行った。本研究で確立出来た実験分析手法やシミュレーションコードは、将来の研究の基盤となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
はやぶさ2が訪れたリュウグウは、大量の揮発性元素を含んでいることが明らかになった。そのような天体が地球の起源物質だとすると、果たして水はどこに消えたのか。本研究では、水は水素として地球核に分配されることを明らかにした。これは、海の存在の普遍性にも繋がる知見である。
本研究の究極的な目標は地球の起源の解明である。惑星の金属核の形成プロセスは、惑星の形成における最大の分配現象であり、地球の元素存在度の確定に不可欠である。本研究は、世界に先駆け超高圧下での水素の分配を明らかにした。今後、確立した実験技術を他の元素に応用することで、より詳細な地球の起源の理解が可能になると考える。
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