地球中心核の伝導特性の解明

• 研究課題/領域番号: 26707029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 太田 健二 東京工業大学, 理学院, 講師 (20727218)
• 研究協力者: 廣瀬 敬 ; 大石 泰生 ; 末広 翔
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円); 2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2015年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: 地球中心核 / 鉄合金 / 電気伝導度 / 熱伝導率 / 高温高圧実験 / 純鉄の電気抵抗率 / 硫黄の不純物抵抗 / 岩石・鉱物・鉱床学 / 高圧実験

研究成果の概要

電気伝導度・熱伝導率は地球内部の温度構造と熱進化を知るための基礎的な物理量であるにも関わらず、実際の地球中心核の条件での測定例は殆ど存在しない。本研究の目的は高温高圧実験によって地球の核を構成する鉄―軽元素合金の電気伝導度測定を実際の地球中心核の温度圧力条件で行い、地球中心核の電気伝導度及び熱伝導率構造を明らかにすることであった。技術の開発を経て、実際の地球中心核の温度圧力条件における純鉄の電気伝導度を測定することに成功した。また、硫黄、水素の固溶が鉄の電気伝導度に与える影響も実験から明らかにした。本研究によって得られた結果は地球及び地球型岩石惑星の熱進化を考える上で重要な情報となるだろう。

研究成果

• [国際共同研究] Sorbonne university(France)
• [雑誌論文] Thermal conductivity of ferropericlase in the Earth’s lower mantle (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Ohta, T. Yagi, K. Hirose, Y. Ohishi
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 465 ページ: 29-37
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2017.02.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental determination of the electrical resistivity of iron at Earth’s core conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ohta, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Katsuya Shimizu, Yasuo Ohishi
  • 雑誌名: Nature 巻: 印刷中 号: 7605 ページ: 95-98
  • DOI: 10.1038/nature17957
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Compression of Fe-Si-H alloys to core pressures (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoh Tarawa, Kenji Ohta, Kei Hirose, Chie Kato, Yasuo Ohishi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 印刷中
  • NAID: 120006582503
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase boundary of hot dense fluid hydrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ohta, Kota Ichimaru, Mari Einaga, Sho Kawaguchi, Katsuya Shimizu, Takahiro Matsuoka, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 16560-16560
  • DOI: 10.1038/srep16560
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heating of Li in hydrogen : possible synthesis of LiHx (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kuno, T. Matsuoka, T. Nakagawa, N. Hirao, Y. Ohishi, K. Shimizu, K. Takahama, K. Ohta, M. Sakata, T. Kume, S. Sasaki
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 35 号: 1 ページ: 16-21
  • DOI: 10.1080/08957959.2014.999677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of lattice thermal conductivity of MgO to core-mantle boundary pressures (2014)
  • 著者名/発表者名: Saori Imada, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose, Hideto Yoshida, Hiroko Nagahara
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 41 号: 13 ページ: 4542-4547
  • DOI: 10.1002/2014gl060423
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly conductive iron-rich (Mg,Fe)O magnesiowustite and its stability in the Earth's lower mantle (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Fujino, K., Kuwayama, Y., Kondo, T., Shimizu, K., Ohishi, Y
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research : Solid Earth 巻: 119-6 号: 6 ページ: 4656-4665
  • DOI: 10.1002/2014jb010972
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced reentrant metallic phase in lithium (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuoka, M. Sakata, Y. Nakamoto, K. Takahama, K. Ichimaru, K. Mukai, K. Ohta, N. Hirao, Y. Ohishi, K. Shimizu
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 14 ページ: 144103-144103
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.144103
  • 査読あり
• [学会発表] Experimental determination of the electrical and thermal conductivity of iron at Earth’s core conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ohta, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Katsuya Shimizu, Yasuo Ohishi, Takashi Yagi, Sho Suehiro
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2016 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal conductivity of iron at high pressures (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Suehiro, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2016 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal conductivity of iron at high pressures and temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Suehiro, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose
  • 学会等名: The 57th High Pressure Conference of Japan
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Compression behavior of Fe-Si-H alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: Tagawa, S., Ohta, K., Hirose, K., Ohishi, Y.
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2015 Fall meeting
  • 発表場所: Coscone center, San Fransisco, CA USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of electrical conductivity of liquid Fe-S alloy at high pressures and temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: Suehiro, S., Ohta, K., Hirose, K., Morard, G., & Ohishi Y.
  • 学会等名: 第56回日本高圧力学会高圧討論会
  • 発表場所: 広島県広島市
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Measurements of electrical and thermal conductivity of deep Earth materials under multimegabar pressures (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Yagi, T., Hirose, K., Shimizu, K., Kuwayama, Y., Ohishi, Y.
  • 学会等名: 第56回日本高圧力学会高圧討論会
  • 発表場所: 広島県広島市
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Development of thermal diffusivity measurement apparatus using diamond anvil cell to explore extreme high pressure and high temperature conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagi, T., & Ohta, K.
  • 学会等名: 36th Japan Symposium on thermophysical properties,
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-11-01
• [学会発表] Experimental constraints on the electrical and thermal conductivity of the Earth’s core-mantle boundary (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K.
  • 学会等名: Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences (SGEPSS), 2015 Annual Meeting
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] The effect of sulfur on the electrical resistivity of iron and implications for planetary cores (2015)
  • 著者名/発表者名: Suehiro, S., Ohta, K., Hirose, K., & Ohishi Y.
  • 学会等名: 25th V.M. Goldschmidt conference
  • 発表場所: Prague Congress Center, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Fcc FeHx at core pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, C., Ohta, K., Hirose, K., Ohishi, Y.
  • 学会等名: 25th V.M. Goldschmidt conference
  • 発表場所: Prague Congress Center, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] The electrical resistivity of iron alloys at Earth’s core conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Suehiro, S., Hirose, K., & Ohishi Y.
  • 学会等名: 25th V.M. Goldschmidt conference
  • 発表場所: Prague Congress Center, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of electrical and thermal conductivity of iron under Earth’s core conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Kuwayama, Y., Shimizu, K., Yagi, T., Hirose, K., Ohishi, Y.
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2014 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] Electrical resistivity of iron under Earth’s core conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Kuwayama, Y., Hirose, K., Shimizu, K., Ohishi, Y.
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] Experimental constraints on thermal conductivity of the core-mantle boundary region (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K.
  • 学会等名: The 14th symposium of SEDI (Study of Deep Earth Interior)
  • 発表場所: The Shonan Village Center, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
  • 招待講演
• [学会発表] Electrical resistivity of iron in the Earth’s core conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Kuwayama, Y., Hirose, K., Shimizu, Ohishi, Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on High Pressure, Research at
  • 発表場所: University of New England, Biddeford, ME, USA
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Electrical resistivity of hcp-Fe under core conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Kuwayama, Y., Hirose, K., Ohishi, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [備考] Kenji Ohta's homepage
  • URL: http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/Kenji_Ohtas_homepage/Welcome.html
• [備考] 研究代表者の個人ホームページ
  • URL: http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/Kenji_Ohtas_homepage/Welcome.html
• [備考] 研究代表者の研究室のホームページ
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/lab/ohta/Ohta_Lab._HP/Ohta_Lab_Home.html
• [備考] 太田健二 個人ホームページ
  • URL: http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/Kenji_Ohtas_homepage/Welcome.html
• [備考] 東京工業大学 大学院理工学研究科 地球惑星科学専攻 太田研究室ホームページ
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/lab/ohta/Ohta_Lab._HP/Ohta_Lab_Home.html