| 研究課題/領域番号 |
16K05612
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
木村 友亮 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 特定研究員 (50624540)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 氷 / アンモニア / ブリュアン散乱分光法 / ラマン散乱分光法 / 高温高圧実験 / 融解 / 天王星 / 海王星 |
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| 研究実績の概要 |
アンモニアの高圧力下における融解曲線を含めた相図の実験的調査を行った。昨年度構築したブリュアン散乱及びラマン散乱分光計測とCO2レーザー加熱を組み合わせた複合システムを用いて、アンモニアの超イオン相の相探索及び安定性、さらに融点の実験的決定を目指した研究を行った。
CO2レーザーで加熱された35 GPaのアンモニア試料のブリュアンスペクトルにおいて、2100 Kで液体由来の縦波音速(Vp)ピークが出現した。この液体由来の速度ピークの出現に基づいて融解を判断し、融点を決定した。さらに、81 GPaの固体アンモニアのVpは800 Kで急激な減少を示した。同時に、この時のVpピークの半値幅に大きな上昇が見られた。これらの音速データの急激な変化は、アンモニアのプロトンの拡散に起因しており、この挙動は超イオン相への相転移を示唆している。これらの結果からブリュアン散乱分光計測実験によって、アンモニアの60 GPaまでの融点と超イオン相の相転移境界の決定に成功した。
40 GPaで観察された融点の急上昇は、アンモニアの融解曲線と天王星及び海王星の内部圧力温度曲線との交差をもたらし、これはアンモニアの超イオン相が氷惑星内部で安定であることを示唆している。氷の超イオン相も氷惑星内部で安定であることが既に確認されているので、これと本研究結果を合わせて考慮すると、水とアンモニアの惑星比率で構成された混合物は氷惑星マントル中で超イオン相として存在していることが考えられる。この超イオン状態の混合物はマントル深部で安定成層を形成し、この安定成層が天王星と海王星で観測されている多重極磁場の生成に関与している可能性が高い。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究目的であるアンモニアの超イオン相と融解を含めた実験的な相図解明に成功した。さらに、もう一つの研究目的である氷をターゲットにした実験も既に始動しているため、当初の計画以上の進展がみられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
氷やアンモニアの超イオン相はプロトンが高速で拡散するため、高圧発生装置のダイヤモンドアンビルにプロトンが侵入し、アンビルが破損する恐れがあることがわかった。今年度は、ダイヤモンドの表面にチタンコーティングを施し、長時間の超イオン相の生成を保持したまま計測を行うことを試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた実験が次年度に変更したため。
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