|
地球や水星，ガニメデの磁場は流体コア内の対流で駆動されるダイナモによって維持されていると考えられている。天体の冷却に伴う流体コアの固化によって引き起こされた組成対流がダイナモ作用の要因の一つとなる。この時，コアが上部から固化するのか，または下部から固化するのかという固化モードの違いと固相と液相の密度差が，異なるタイプの組成対流を発生する。固化モードは，コアの断熱温度勾配と融点勾配の大小関係で決まり，断熱温度勾配が融点勾配より大きいとコアは上部から固化し，逆の場合は下部から固化する。断熱温度勾配はコアを構成する鉄合金メルトの熱膨張率に強く依存する。本研究では，放射光を用いた高圧下のＸ線吸収密度測定から鉄合金メルトの熱膨張率を測定した。そして，岩石惑星のコアのモデル組成としてFe-S二成分系を考えて，その融点勾配と断熱温度勾配から固化モードの圧力・組成依存性を明らかにした。
SPring-8で行ったX線吸収密度測定から，3GPaにおけるFe-Ni-S系メルトの密度の組成温度依存性と熱膨張率の組成依存性を明らかにし，流体コアの断熱温度勾配への制約を与えることに成功した。一方，高温高圧試料回収実験から，6GPaにおける精密なFe-FeS系のリキダスを明らかにし， Fe-FeS系リキダスの圧力勾配を検討した。ガニメデや水星などの比較的小さな天体の磁場や，月や火星の形成初期に存在した磁場の起源として組成対流は重要な役割を果たすと考えられている。本研究によって得られたデータはこれらの天体のコアの固化モードを検討する基礎データとなる。
|
