| 研究課題/領域番号 |
21K18655
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
桑原 秀治 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (50505394)
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| 研究分担者 |
中田 亮一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (50726958)
門屋 辰太郎 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (60801347)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | マグマオーシャン / 下部マントル / 鉄価数 / XANES / 酸化還元度 / ブリッジマナイト / マグマ / 2価鉄 / 3価鉄 / 分配 / マントル酸化還元度 / 元素分配 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球の上部マントルは形成以来、時間とともに酸化してきたことが地質記録より明らかになりつつある。しかし、地球形成直後の上部マントルはどれほど還元的であったのか？また上部マントルが時間の経過と共になぜ、そしてどのように酸化したのか？といったことへの我々の理解は乏しい。
本研究では、地球形成期の溶融マントル中で晶出するマントル鉱物とマグマ間のFe2+とFe3+の分配係数を決定し、地球形成直後のマントル鉛直方向のFe3+濃度分布を制約することを目的とする。また、推定される初期マントル酸化還元状態の鉛直分布を初期条件とし、マントル対流による上部マントル、下部マントルの酸化還元度の進化を定量的に見積もる。
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| 研究成果の概要 |
地球マントルにおけるFe2+とFe3+の鉛直分布を制約するために、マグマオーシャン中のFe2+の電荷不均化反応と、下部マントル最上部条件におけるブリジマナイトとメルト間のFe2+とFe3+の分配に関する高圧実験を行った。われわれの結果は、地球のマグマオーシャンや固化したマントルの表層は、おそらく現在よりも酸化されていたことを示している。こうしたわれわれの推定と始生代以降のマントルの酸化還元度に関する地質学的な制約との間の不一致を説明するために、我々は冥王代に降着したであろう還元的物質によってマントルの浅い部分が還元され、マントル内に不均質な酸化還元度をもつ領域が形成したことを提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
われわれ地球生命が地球上でどのように誕生したのか、またその当時の環境はどのようなものであったのか、という問いは科学史上最大の謎のひとつである。本研究課題で取り組んだマントルの酸化状態は表層に供給される火山ガス組成に大きな影響を与えるため、初期地球の大気組成や表層環境を推定する上で重要な手がかりを与えることが期待される。われわれの結果によって地球は誕生間もない頃、二酸化炭素や二酸化硫黄といった現在の生命には有毒な火山ガスが表層に供給され、生命が生きていくうえで過酷な惑星表層環境が形成していたことが示唆された。
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