水の液体鉄－熔融ケイ酸塩間分配の第一原理計算に基づく地球深部水循環機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24K07190
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17040:固体地球科学関連
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 土屋 卓久 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70403863)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2026年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 核－マントル間の水素分配 / 地球深部水循環 / 地球外核の化学組成 / 第一原理自由エネルギー計算 / 熱力学積分法

研究開始時の研究の概要

地球内部における水(地球深部水)の循環過程の解明は、地球深部の化学進化や運動を理解するうえで極めて重要である。地球集積時の熔融したマントルや現在の核－マントル境界における液体鉄－熔融ケイ酸塩間の水素の分配挙動を明らかにすることで、地球深部水の循環について重要な知見を得ることができる。しかしながら、これまで研究結果には研究グループや研究手法によって大きな不一致がある。そこで本研究では、液体の自由エネルギーを高精度で決定できる独自の第一原理計算手法を用いて、超高温超高圧条件下での水素の液体鉄－ケイ酸塩間分配挙動について理論予測を行う。得られた結果に基づき、地球内部における水分布の変遷を考察する。