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2015 年度 実施状況報告書

地球外核圧力下における液体鉄合金の理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 26400525
研究機関東京工業大学

研究代表者

梅本 幸一郎  東京工業大学, 地球生命研究所, WPI研究員 (60726991)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード第一原理計算 / 液体鉄合金 / 高圧高温条件 / 地球深部
研究実績の概要

本研究では、地球外核条件下における鉄と幾つかの軽元素との液体合金について、第一原理計算によって密度や音速などの物理的性質を解析することを目的としている。27年度では予定を変更して水素を中心に計算を行った。液体鉄に対する水素単独の効果については研究を完了し、論文をGeophysical Research Letters(2014年のインパクトファクター:4.196)に掲載した。また、地球惑星科学連合大会、松山で行われたワークショップ、高圧討論会、American Geophysical UnionのFall meetingにて発表を行った。ここで明らかにしたことは、およそ1wt%の水素が液体鉄に存在すると、地震波測定によって知られている地球外核の密度と音速を同時にほぼ再現できるということである。これは他の軽元素候補では見られなかった特徴である。これを受けて、水素を中心とした軽元素の組み合わせが液体鉄合金にどう影響を与えるかを見る研究に入った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

最大の目標である、軽元素候補のうち地震派測定と調和的なものとして水素を提案することに成功した。これにより水素を中心として次年度以降の研究を続行できる。

今後の研究の推進方策

水素と他の軽元素との組み合わせでも地震派測定と調和的な結果が得られるかを調べる。固体鉄合金にも対象を広げ、外核と内核間の相互作用も新たに高速条件に加えることができるか調査する。

次年度使用額が生じた理由

今年度購入予定だった端末を購入する必要がなくなったため

次年度使用額の使用計画

海外での国際学会における発表を増やす(すでに招待講演が一つ決まっている)
計算機資源に充てる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Post-stishovite transition in hydrous aluminous SiO22016

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto, K. Kawamura, K. Hirose, and R. M. Wentzcovitch
    • 雑誌名

      Phys. Earth Planet. Inter.

      巻: 255 ページ: 18-26

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2016.03.008

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Liquid iron-hydrogen alloys at outer core conditions by first-principles calculations2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto and K. Hirose
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 42 ページ: 7513-7520

    • DOI

      10.1002/2015GL065899

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nature of the Volume Isotope Effect in Ice2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto, E. Sugimura, S. de Gironcoli, Y. Nakajima, K. Hirose, Y. Ohishi, and R. M. Wentzcovitch
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 ページ: 173005

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.115.173005

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Liquid Iron Alloys with Light Elements at Outer Core Conditions by First Principles2016

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto
    • 学会等名
      99th Canadian Chemistry Conference
    • 発表場所
      HALIFAX, NS, Canada
    • 年月日
      2016-06-05 – 2016-06-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Liquid Iron Alloys with Hydrogen at Outer Core Conditions by First Principles2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto and K. Hirose
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall meeting 2015
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理計算による地球外核条件下における液体鉄水素合金の研究2015

    • 著者名/発表者名
      梅本幸一郎、廣瀬敬
    • 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)
    • 年月日
      2015-11-11
  • [学会発表] Liquid iron alloys with hydrogen at outer core conditions by first-principles2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto and K. Hirose
    • 学会等名
      Workshop: The Earth's Mantle and Core: Structure, Composition, Evolution
    • 発表場所
      道後プリンスホテル(松山、愛媛)
    • 年月日
      2015-11-04 – 2015-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Liquid iron alloys with light elements at outer core conditions by first-principles calculation2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umemoto and K. Hirose
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2015
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2015-05-26
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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