研究課題
超高温の地球中心から地表までに存在する大きな熱勾配は融体金属からなる地球外核とマントルの対流を引き起こし、地磁気の生成やプレート運動の原動力となっている。電気伝導度・熱伝導率は地球内部の熱構造と熱進化を知るための基礎的な物量であるにもかかわらず、実際の地球中心核条件での即手入れは殆ど存在しない。本研究の目的は高温高圧実験によって地球の核を構成する鉄―軽元素合金の電気伝導度を実際の地球中心核の温度圧力条件で行い、地球中心核の電気伝導度および熱伝導率構造を明らかにすることである。平成26年度には地球中心核の主成分である純鉄を研究対象試料とし、実験を行った。レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル高温高圧発生装置を用いて、純鉄の電気伝導度測定を地球中心核条件に相当する温度圧力下で行った。地球中心核に相当する温度圧力条件において、純鉄の電気伝導度の測定に成功したのは本研究が初めてである。この結果について3件の学会で発表を行い。この成果をまとめた論文はNatureから掲載を受理された。地球中心核は純鉄の他に水素、珪素、酸素、硫黄、炭素などの軽元素が含まれていると考えられているため、これらの軽元素が純鉄に固溶した際の伝導度の変化を調べることは重要である。これまでに鉄―珪素合金の電気伝導度測定は数例報告されているが、その他の軽元素の固溶効果は全く調べられていない。そこで、平成27年度は硫黄、酸素、水素の純鉄への固溶が電気伝導度に与える影響を実験的に調べた。その結果、硫黄・酸素は珪素と同等の固溶効果を持つこと、水素は純鉄の電気伝導度を殆ど変化させないことを明らかにした。これらの結果は国際学会で口頭発表済である。
1: 当初の計画以上に進展している
研究の進捗状況はおおむね当初の計画どおりに進んでいる。純鉄の電気伝導度に関する研究成果がNature誌に掲載されることから、この研究の重要性が広く認知されることを期待している。
今年度も残された核中の軽元素候補である炭素に着目し、核の電気伝導度の取りうる範囲に制約を与えたい。平成28年度が本研究課題の最終年であるため、得られた実験結果を学術論文、学会などで積極的に情報発信していく。
すべて 2016 2015 その他
すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (2件)
Geophysical Research Letters
巻: 印刷中 ページ: 印刷中
not yet determined
Nature
10.1038/nature17957
Scientific Reports
巻: 5 ページ: 16560
10.1038/srep16560
http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/Kenji_Ohtas_homepage/Welcome.html
http://www.geo.titech.ac.jp/lab/ohta/Ohta_Lab._HP/Ohta_Lab_Home.html
