レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルを用いた内核・外核物質の密度測定

• 研究課題/領域番号: 26800274
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 桑山 靖弘 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (00554015)
• 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: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 核 / 密度 / 状態方程式 / 鉄 / 地球中心核 / 液体鉄 / X線非弾性散乱 / X線回折 / 放射光

研究成果の概要

本研究では、レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルを用いて、固体及び液体鉄合金のX線回折測定、X線非弾性散乱測定、電気伝導度測定などを行い、これらの物質の高温高圧下での構造、密度、弾性波速度、電気伝導度、熱伝導度を決定した。得られた密度、弾性波速度測定の結果によると、外核には約８％の軽元素が含まれていることが分かった。また、得られた電気伝導度および熱伝導度から、地球の核はこれまで考えられていたよりも急速に冷却していることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Melting relations in the MgO-MgSiO3 system up to 70 GPa. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, S., Kuwayama, Y., Inoue, T.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 445-453
  • DOI: 10.1007/s00269-017-0871-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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] Carbon-depleted outer core revealed by sound velocity measurements of liquid iron–carbon alloy (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, Y., Imada, S., Hirose, K., Komabayashi, T., Ozawa, H., Tateno, S., Tsutsui, S., Kuwayama, Y. and Baron, A.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 6 号: 1 ページ: 8942-8942
  • DOI: 10.1038/ncomms9942
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The structure of Fe-Si alloy in Earth’s inner core (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Tateno, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Yasuo Ohishi
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 418 ページ: 11-19
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.02.008
  • 査読あり
• [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
• [学会発表] Sound velocity of liquid fe-si alloy under high pressures (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, Y., Imada, S., Hirose, K., Kuwayama, Y., Shinmyo, R., Tateno, S., Tsutsui, S., Ushiyama, H. and Baron, A.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Melting relations in the MgO-MgSiO3 system and the effect of other elements in the lower mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, S., Kuwayama, Y. and Inoue, T.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] High-P, T elasticity ofon and some alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, T., Kuwayama, Y., Kawai, K. and Ishii, M.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Melting relations in the MgO-MgSiO3 system under the lower mantle condition using a CO2 laser heated diamond anvil cell (2016)
  • 著者名/発表者名: 大西里佳，桑山靖弘，井上徹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] 鉄と鉄‐炭素合金の高温高圧弾性特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋卓久，桑山靖弘，石井水晶，河合研志
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] CO2レーザー両側直接加熱ダイヤモンドアンビルセルを用いたMgO-MgSiO3系の溶解関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西里佳，桑山靖弘，井上徹
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県・広島市）
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 地球コア条件における鉄の電気伝導度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田健二，桑山靖弘，廣瀬敬，清水克哉，大石泰生
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] CO2レーザー両側加熱ダイヤモンドアンビルセルを用いたMgO-MgSiO3系の溶融実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西里佳，木村友亮，桑山靖弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] 地球中心核条件における純鉄の電気抵抗率 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田健二，桑山靖弘，廣瀬敬，大石泰生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-04-29