| 研究概要 |
地球中心核は、液体鉄からなる外核と固体鉄からなる内核で構成されている。現在、核のダイナミクスを議論する上で決定的に足りない情報は超高圧下における鉄の融解曲線である。外核内核境界は329GPa(=内核外核境界)における鉄の融点はその場所の温度を直接与え、融解曲線の傾きは内核の成長速度などのダイナミクスに関する議論を可能にする。本年度は地球中心相当の温度圧力条件を発生可能な超高温超高圧発生装置:レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルを用い、内核温度圧力条件における鉄ケイ素合金の相関係を調べた。ケイ素(Si)は核に含まれるとされる軽元素の候補のうちもっとも有力とされる。出発物質にFe-9wt.%Si合金を用いた。大型放射光施設SPring-8において、高温高圧下におけるその場X線観察を行ったい、実験圧力温度条件は320-410GPa,1800-5900Kである。X線回折測定の結果、約400GPa,5600Kにおいて六方最密充填構造を持つε相が分解し、体心立方構造を持つ相が生成された。410GPa,5900Kまで実験を行ったが、X線回折測定の結果は、液体に特徴的なパターン(液体からの散漫散乱の出現、急激な粒成長)を示さなかった。先行研究によると200GPaまでの実験結果の外挿が与える内核外核境界(329GPa)における鉄の融点は4850Kである。本実験が鉄一ケイ素二成分系であり、大きな融点降下が期待されることを考慮すると、純鉄の融点は既報の結果よりも十分に低い可能性が高く、内核外核境界における純鉄の融点は5200K以上であることが予想される。
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