研究課題
基盤研究(B)
巨大氷惑星の核や系外・巨大岩石型惑星のマントル部はTPa（～一千万気圧）・数千K領域の温度圧力にあると推測されるが、その条件の再現には大きな技術的困難がある。本研究は、TPa（一千万気圧）領域におけるケイ酸塩の超高密度相の探索を、パワーレーザーによる動的圧縮とX線自由電子レーザーのパルスX線の組み合わせにより実現し、天体衝突過程の物質科学的側面から明らかにすることを目指す。
本研究の目的は、TPa（一千万気圧）領域におけるケイ酸塩の超高密度相の探索を、パワーレーザーによる動的圧縮とX線自由電子レーザーのパルスX線の組み合わせにより実現することにある。高圧実験技術の進展により、360GPa・数千Kという地球中心の温度圧力条件は（容易ではないが）再現できるようになったが、海王星・天王星といった巨大氷惑星、さらには木星・土星のような巨大ガス惑星の中心核の温度圧力条件の実現は未だ困難が多い。また、最近の系外惑星探査の進展により、多くの恒星が惑星系を持ち、スーパーアース（巨大岩石型惑星）やホットジュピター（小型ガス型惑星）と呼ばれる、太陽系には見られないような“異常な”惑星が、むしろ普遍的に存在することが明らかになりつつある。このような系外・巨大岩石型惑星のマントル部や、天王星などの巨大氷惑星の核はTPa・数千K領域の温度圧力にあると推測されるが、その条件の再現は技術的困難から容易ではないために、これら巨大惑星内部を構成する物質の物理・化学的性質について既に明らかになっていることは極めて少ない。本研究は、特にケイ酸塩の巨大惑星内部における物性を明らかにすることを目指すものである。昨年度に引き続き、高密度相ケイ酸塩多結晶体を大型プレスにより合成して出発物質として用いて、大阪大学レーザー研究所の激光XII号およびにX線自由電子レーザーSACLAにおいてレーザー衝撃圧縮実験を実施した。激光XII号においては減衰衝撃圧縮下における輻射強度の時間分解測定から、衝撃ユゴニオ温度を決定し、MgSiO3組成のサブTPaにおける融解温度を推定した。また、X線自由電子レーザーSACLAの高輝度パルスX線を用いた衝撃圧縮下その場X線回折測定によるケイ酸塩の相転移の探索を試みた。
2: おおむね順調に進展している
愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターの共同利用制度を利用して大型プレスを用いた高圧試料合成を行い、高密度相多結晶焼結体（ブリッジマナイト）を合成して加工し、レーザー衝撃圧縮実験のための試料を準備した。レーザー衝撃圧縮下光学測定によって、衝撃ユゴニオ温度を決定し、MgSiO3組成のサブTPaにおける融解温度を推定することができた。
今年度は、輻射強度測定からユゴニオ温度の決定を行った。温度決定に必要な放射率はVISARのフリンジ強度より得られる反射率より推定しているが、反射率の正確な決定は実際にはかなり難しい。輻射スペクトルを用いた、参照物質を必要としない温度決定法により、今後、より正確な温度測定を試みる。また、X線自由電子レーザー施設SACLAに設置されている衝撃波励起用レーザーの集光径を可能な限り小さくし、より高圧領域での実験を試みる。
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AIP Conference Proceedings
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