大型レーザーを用いた重力不安定性の実験的研究：初期地球分化への応用

• 研究課題/領域番号: 26610141
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 寺崎 英紀 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374898)
• 連携研究者: 境家 達弘 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (60452421)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 惑星核形成 / 重力不安定 / 鉄合金 / レーザー衝撃実験 / 核ーマントル分離 / 中心核 / 初期地球 / 核形成 / 衝撃圧縮 / 液体 / レーザー

研究成果の概要

地球型惑星の重力不安定による核/マントル分離様式を解明することを目的として、本研究では高温高圧下における鉄合金融体の重力不安定性その場観察を行った。実験は鉄合金試料箔に大型レーザーを用いて重力を付加し、重力不安定による鉄試料の表面擾乱の時間変化をＸ線透過像から測定した。この結果、鉄合金試料は時間と共に表面擾乱が成長していることがわかった。さらに軽元素やケイ酸塩膜の有無により擾乱成長率に変化が生ずることが明らかとなった。本課題によって鉄合金融体の重力不安定による擾乱成長を初めてその場観察することに成功した。これより中心核形成過程およびタイムスケールに関する重要な知見を得ることが出来た。

研究成果

• [雑誌論文] Sound velocity and elastic properties of Fe-Ni and Fe-Ni-C liquids at high pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Soma Kuwabara, Hidenori Terasaki, Keisuke Nishida, Yuta Shimoyama, Yusaku Takubo, Yuji Higo, Yuki Shibazaki, Satoru Urakawa, Kentaro Uesugi, Akihisa Takeuchi, Tadashi Kondo
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 43 号: 3 ページ: 229-236
  • DOI: 10.1007/s00269-015-0789-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Compressional and shear wave velocities for polycrystalline bcc-Fe up to 6.3 GPa and 800 K (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibazaki, Y., K. Nishida, Y. Higo, M. Igarashi, M. Tahara, T. Sakamaki, H. Terasaki, Y. Shimoyama, S. Kuwabara, Y. Takubo, E. Ohtani
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density and Thermoelastic Properties of Liquid Fe-FeO at High Pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Takubo Y., H. Terasaki, Y. Shimoyama, S. Kuwabara, S. Urakawa, T. Kondo, A. Suzuki, K. Nishida, E. Ohtani, T. Watanuki, Y. Katayama
  • 雑誌名: SPring-8 Section A: Scientific Research Report 巻: 4 ページ: 53-57
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitigation of Laser Imprinting with Diamond Ablator for Direct-Drive Inertial Confinement Fusion Targets (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shigemori, H. Kato, M. Nakai, R. Hosogi, T. Sakaiya, H. Terasaki, S. Fujioka, A. Sunahara, H. Azechi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 688 ページ: 012107-012107
  • DOI: 10.1088/1742-6596/688/1/012107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical properties of the outer core (2015)
  • 著者名/発表者名: Terasaki, H.
  • 雑誌名: In Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core (Eds. H. Terasaki, R. Fischer), AGU monograph series 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Repulsive Nature for Hydrogen Incorporation to Fe₃C up to 14 GPa (2014)
  • 著者名/発表者名: Terasaki H., Shibazaki Y., Nishida K., Tateyama R., Takahashi S., Ishii M., Shimoyama Y., Ohtani E., Funakoshi K., Higo Y.
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 54 号: 11 ページ: 2637-2642
  • DOI: 10.2355/isijinternational.54.2637
  • NAID: 130004705014
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-pressure and high-temperature phase diagram for Fe0.9Ni0.1-Halloy (2014)
  • 著者名/発表者名: Shibazaki Y., Terasaki H., Ohtani E., Tateyama R., Nishida K., Funakoshi K., Higo Y.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 192-201
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.12.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equation of state of Fe3S at room temperature up to 2 megabars (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamada S., Ohtani E., Terasaki H., Sakai T., Takahashi S., Hirao N., Ohishi Y.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 106-113
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] The sound velocity measurements of Fe3S (2014)
  • 著者名/発表者名: eiji Kamada, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Takeshi Sakai, Hidenori Terasaki, Suguru Takahashi, Yuki Shibazaki, Satoshi Tsutsui, Alfred Q. R. Baron, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 99 号: 1 ページ: 98-101
  • DOI: 10.2138/am.2014.4463
  • 査読あり
• [学会発表] The effects of pressure and alloying Ni and C on sound velocity of liquid Fe-alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Terasaki, Soma Kuwabara, Keisuke Nishida, Yuta Shimoyama, Yusaku Takubo, Yuji Higo, Yuki Shibazaki, Satoru Urakawa, Tadashi Kondo
  • 学会等名: American Geophysical Union 2015 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal elastic properties of liquid Fe-C at high pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuta Shimoyama, Hidenori Terasaki, Satoru Urakawa, Yusaka Takubo, Tetsu Watanuki, Yoshinori Katayama, Tadashi Kondo
  • 学会等名: American Geophysical Union 2015 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Fe-NiおよびFe-Ni-C融体の音速の圧力依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺崎 英紀,桑原 荘馬,下山 裕太,西田 圭佑,肥後 祐司,田窪 勇作,柴崎 裕樹,浦川 啓,近藤 忠
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Ｘ線マイクロＣＴを用いた高圧下の液体物性測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浦川 啓,寺崎英紀,桑原荘馬,田窪勇作,下山裕太,岸本俊八
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Melting relationships of the Fe-light element systems under high pressures (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiji Kamada, Takanori Sakairi, Akihiro Takahata, Kota Kobayashi, Hiroto Takada, Suguru Takahashi, Hidenori Terasaki, Eiji Ohtani, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 外熱式DACを用いたX線イメージング吸収法によるInの密度測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田窪勇作，寺崎英紀, 近藤忠，三田井慎吾，亀卦川卓美
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Fe-C系融体の密度-音速 同時測定による熱弾性的性質 の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下山裕太,寺崎英紀,浦川啓,田窪勇作,岸本俊八,近藤忠,綿貫徹,片山芳則
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 高温高圧下におけるFe-S-O-H系の反応関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三田井慎吾，近藤忠，田窪勇作，寺崎英紀, 山下智也，亀卦川卓美
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 超音波法を用いた高温高圧下での固体鉄の弾性波速度・密度測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴崎 裕樹, 西田 圭佑, 肥後 祐司, 五十嵐 愛子, 田原 政紀, 坂巻 竜也, 寺崎 英紀, 下山 裕太, 田窪 勇作, 桑原 荘馬, 大谷 栄治
  • 学会等名: 日本高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Development of sound velocity and density measurement for liquid Fe-alloys using multi-anvil apparatus up to 11 GPa (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Terasaki,Yuta Shimoyama, Yusaku Takubo, Soma Kuwabara, Keisuke Nishida, Yuji Higo, Satoru Urakawa, Shunpachi Kishimoto,Yuki Shibazaki, Tatsuya Sakamaki, Masaki Tahara, Mako Igarashi, Tetsu Watanuki, Akihiko Machida, Yoshinori Tange, Yoshinori Katayama, Tadashi Kondo
  • 学会等名: Joint AIRAPT-25 & EHPRG-53 (International conference on High pressure science and technology)
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Density measurement of indium using X-ray imaging absorption combined with external heated diamond anvil cell (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Takubo, Hidenori Terasaki, Tadashi Kondo, Shingo Mitai, Takumi Kikegawa
  • 学会等名: Joint AIRAPT-25 & EHPRG-53 (International conference on High pressure science and technology)
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Density and sound velocity of liquid Fe-alloys under high pressure: Implication for Mercury core (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Terasaki, Yuta Shimoyama, Soma Kuwabara, Yusaku Takubo, Satoru Urakawa, Shun-pachi Kishimoto, Tetsu Watanuki, Akihiko Machida, Yoshinori Katayama, Tadashi Kondo, Sho Sasaki
  • 学会等名: Messenger-BepiColombo Joint Science Meeting
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] The effect of Ni and C on sound velocity of liquid Fe at high pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara Soma, Terasaki Hidenori, Shimoyama Yuta, Nishida Keisuke, Higo Yuji, Takubo Yusaku, Shibazaki Yuki, Tahara Masaki, Igarashi Mako, Sakamaki Tatsuya, Tange Yoshinori, Kondo Tadashi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 地球核条件下にレーザー衝撃圧縮されたFe-Si合金の音速 (2015)
  • 著者名/発表者名: 境家 達弘, 細木 亮太, 近藤 忠, 寺崎 英紀, 重森 啓介, 弘中 陽一郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Sound velocity measurements of solid iron under high pressure and high temperature using an ultrasonic method (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴崎 裕樹, 西田 圭佑, 肥後 祐司, 五十嵐 愛子, 田原 政紀, 坂巻 竜也, 寺崎 英紀, 下山 裕太, 桑原 荘馬, 田窪 勇作, 大谷 栄治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Sound velocity and density of liquid Fe-Ni-Si under pressure: Application to the composition of planetary molten core (2014)
  • 著者名/発表者名: Terasaki, H., S. Kuwabara, Y. Shimoyama, Y. Takubo, S. Urakawa, K. Nishida, A. Takeuchi, Y. Suzuki, K. Uesugi, Y. Higo, T. Watanuki, Y. Katayama, T. Kondo
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Simultaneous measurement of density and sound velocity of liquid Fe-C at high pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimoyama, H. Terasaki, Y. Takubo, S. Urakawa, S. Kuwabara, Y. Katayama
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] 地球型惑星の中心核形成プロセス (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺崎英紀、境家達弘、秋本耕作、細木亮太、重森啓介、加藤弘樹、近藤忠
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] 超音波法及びX線CTを用いた高圧下におけるFe-Ni-C及びFe-Ni融体の音速、密度の同時測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原荘馬、寺崎英紀、西田圭佑、下山裕太、肥後祐司、田窪勇作、浦川啓、鈴木芳生、竹内晃久、上杉健太朗、近藤忠
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] レーザー衝撃圧縮法によるFeSi融体中を伝わる音速の測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細木亮太、境家達弘、横山直也、近藤忠、寺崎英紀、重森啓介、弘中陽一郎
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 物質の硬さに着眼したレーザー核融合ターゲットの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 重森啓介、加藤弘樹、中井光男、境家達弘、寺崎英紀、弘中陽一郎、藤岡慎介、砂原淳、清水克哉、畦地宏
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] X線CTと超音波法を用いた合金融体の弾性特性測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺崎英紀、桑原荘馬、下山裕太、田窪勇作、浦川啓、西田圭佑、鈴木芳生、竹内晃久、上杉健太朗、肥後祐司、片山芳則、綿貫徹、近藤忠
  • 学会等名: SPring-8 高圧物質科学研究会・地球惑星科学研究会合同研究会
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 鉄合金融体の音速・密度に与える軽元素の効果：惑星外核の組成解明に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺崎英紀、桑原荘馬、下山裕太、田窪勇作、浦川啓、西田圭佑、鈴木芳生、竹内晃久、上杉健太朗、肥後祐司、片山芳則、近藤忠
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 高温高圧下におけるFe-Sメルトの音速測定精度の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西田圭佑、寺崎英紀、鈴木昭夫、若林大佑、柴崎裕樹、桑原荘馬、下山裕太、肥後祐司、船守展正
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 高圧下でのFe-S-H系融点測定から探る火星核 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴崎裕樹、大谷栄治、寺崎英紀、Yingwei Fei、肥後祐司
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 惑星核中の水素について (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤忠、山下智也、吉田祐基、寺崎英紀、亀卦川卓美
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 高圧力下でのFe3Sの磁性的弾性的特徴：地球型惑星核への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田誠司，大谷栄治，平尾直久，鈴木那奈美，寺崎英紀，高橋豪，福井宏之，浜田麻希，Baron A.Q.，増田亮，三井隆也，大石泰生
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 惑星深部条件における鉄合金の音速と密度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 境家達弘、横山直也、細木亮太、近藤忠、寺崎英紀、弘中陽一郎、重森啓介
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 高圧下における鉄-炭素系融体の密度-弾性波同時測定と惑星外核への適用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下山裕太、寺崎英紀、浦川啓、桑原荘馬、田窪勇作
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 超音波法を用いた高圧下におけるFe-Ni及びFe-Ni-C融体の音速測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原荘馬、寺崎英紀、西田圭佑、下山裕太、肥後祐司、田窪勇作、浦川啓、鈴木芳生、竹内晃久、上杉健太朗、近藤忠
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] レーザー衝撃圧縮法によるFeSi融体の音速密度測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細木亮太、境家達弘、横山直也、近藤忠、寺崎英紀、重森啓介、弘中陽一郎
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 高温高圧下における過剰炭素が存在するC-Mg-Fe-Si-O系の相平衡・融解関係：月サイズ天体内部への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋豪，大谷栄治，寺崎英紀，伊藤嘉紀，柴崎裕樹，石井美帆，舟越賢一，肥後祐司
  • 学会等名: 月・火星・水星内部研究会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] Relationship between sound velocity and density of liquid alloys under pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Terasaki, H., K. Nishida, S. Urakawa, S. Kuwabara, Y. Shimoyama, Y. Takubo, K. Uesugi, A. Takeuchi, Y. Suzuki, Y. Kono, Y. Higo, Y. Katayama, T. Watanuki, T. Kondo
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Simultaneous measurement of liquid Fe-C density and sound velocity at high pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimoyama, H. Terasaki, Y. Takubo, S. Urakawa, S. Kuwabara, Y. Katayama
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Sound velocity and density measurement of liquid FeSi alloy by laser-shock compression (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hosogi, N. Yokoyama, T. Sakaiya, T. Kondo, H. Terasaki, K. Shigemori, Y. Hironaka
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Sound velocities of laser-shocked Fe-Ni alloys under Earth core conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sakaiya, N. Yokoyama, R. Hosogi, T. Kondo, H. Terasaki, K. Shigemori, Y. Hironaka
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [図書] Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core (2016)
  • 著者名/発表者名: Terasaki, H., R.A. Fischer
  • 総ページ数: 312
  • 出版者: American Geophysical Union / Wiley