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2016 年度 実績報告書

地球中心核の伝導特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26707029
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, 講師 (20727218)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード純鉄の電気抵抗率 / 硫黄の不純物抵抗
研究実績の概要

地球中心核の主成分である純鉄の電気抵抗率を212万気圧、4500 Kの条件まで測定することに成功し、得られた結果から中心核の熱伝導率と熱進化を議論した学術論文をNatureに発表した。この結果に加えて、同じ純鉄試料の熱伝導率測定を高温高圧条件下で行った。研究代表者の行った、同一試料での電気抵抗率・熱伝導率測定結果から、金属の電気抵抗率と熱伝導率の関係式であるWiedemann-Franz則の検証を行った。その結果は40万気圧、1500 Kにおいて純鉄にはWiedemann-Franz則が成り立たないことを示唆している。
地球中心核には純鉄だけでなく硫黄などの軽元素も含まれていると考えられているため、鉄硫黄合金の電気抵抗率測定を110万気圧まで測定し、硫黄が固溶することで鉄の電気抵抗率がどの程度変化するのかを定量的に見積もった。その結果、硫黄の固溶効果は同じく核の有力な軽元素候補であるケイ素よりも小さいことがわかった。これまで、鉄硫黄合金の電気抵抗率は常圧条件においても測定された例はなく、本研究によって初めて鉄硫黄合金の電気抵抗率が明らかにされたといえる。硫黄は地球だけでなく、火星の中心核にも多く含まれていると言われているため、実験結果を用いて火星及び地球の中心核の電気抵抗率・熱伝導率構造の推定を行った。これは今後、地球や火星の熱進化を議論するうえで非常に重要な基礎データとなるであろう。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Sorbonne university(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Sorbonne university
  • [雑誌論文] Thermal conductivity of ferropericlase in the Earth's lower mantle2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose, Yasuo Ohishi
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 465 ページ: 29-37

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2017.02.030

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental determination of the electrical resistivity of iron at Earth's core conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Katsuya Shimizu, Yasuo Ohishi
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 534 ページ: 95-98

    • DOI

      doi10.1038/nature17957

    • 査読あり
  • [学会発表] Experimental determination of the electrical and thermal conductivity of iron at Earth’s core conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ohta, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Katsuya Shimizu, Yasuo Ohishi, Takashi Yagi, Sho Suehiro
    • 学会等名
      American Geophysical Union, 2016 Fall meeting
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2016-12-12 – 2016-12-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal conductivity of iron at high pressures2016

    • 著者名/発表者名
      Sho Suehiro, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose
    • 学会等名
      American Geophysical Union, 2016 Fall meeting
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2016-12-12 – 2016-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal conductivity of iron at high pressures and temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Sho Suehiro, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose
    • 学会等名
      The 57th High Pressure Conference of Japan
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-29
  • [備考] Kenji Ohta's homepage

    • URL

      http://kenjiohta-uhpr.sakura.ne.jp/Kenji_Ohtas_homepage/Welcome.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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