2019 年度研究成果報告書

高温高圧実験で探る地球中心核の熱伝導率と地球熱進化

研究課題

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研究課題/領域番号	17H04861
研究種目	若手研究(A)
配分区分	補助金
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, 准教授 (20727218)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	地球中心核 / 熱伝導率 / 鉄合金 / 高温高圧実験
研究成果の概要	熱伝導率は地球内部の温度構造と熱進化を探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温度圧力条件での測定例は殆ど存在しない。本研究の目的は、地球の核を構成する鉄ー軽元素合金の熱伝導率を実際の地球中心核の温度圧力条件で実測することである。代表者が開発・実用化を行った高圧下その場熱伝導率測定法と核条件に相当する高温の発生技術を組み合わせることで、地球中心核条件での鉄および鉄合金の熱伝導率測定が可能になった。また、正確な熱伝導率決定のために、高圧その場における試料のX線３次元形状観察手法の確立がなされた。
自由記述の分野	高圧地球惑星科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本課題によって地球マントル、中心核条件での物質の熱伝導率測定手法が確立した。今後、この手法をもちいて地球・惑星深部物質の熱物性が広く計測されていくことで、惑星内部の温度構造や熱進化への理解が大きく進むと期待される。極限環境下での物質の熱物性測定法は高機能材料の開発や物性物理理論の検証などの他分野での応用も大いに期待が持てる。本課題によって、鉄の高圧相の伝導度には結晶方位異方性があることや、溶融鉄の伝導度測定の困難さが浮き彫りにされた。地球中心核は液体、固体の２層構造を成しており、核の熱進化のさらなる理解のために取り組むべき新たなテーマが明らかにされたことも成果の一つと言える。