水星バルク組成制約に向けたマントルー金属核間の元素分配に関する研究

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本年度は大きく分けて２点の研究を行った。１点目は熱力学平衡計算に向けた熱力学モデルの構築、２点目は温度推定のための解析的研究である。熱力学平衡計算については、昨年度に引き続き硫黄に着目し、マグマー液体金属間での硫黄の分配係数に関わる「硫化物濃度」の指標作成を進めた。具体的には、ポリマーモデルであるYokokawa-Niwaモデルの実装を進めた。ここでは混合のエネルギーが重要なパラメータであるので、熱力学データを精査し、同エネルギーをいくつかの系で決定できた。また、硫化物濃度に関する先行研究の計算プログラムのソースコードを入手したので、それの解読を進めた。その結果、論文に書かれていない計算が多数行われていることが明らかとなった。ただしこれらについては先行研究の一部再現や解読にとどまっているため、成果の発表などは行っていない。熱力学平衡計算では、「与えられた温度と圧力での元素の分配」が議論される。そのため、これだけでは温度は決まらず、またそれによって結果が左右されてしまう。そのため、温度の推定は重要な課題となっている。2点目の解析的研究では、深部の温度構造決定に重要な潮汐に着目し、コアーマントル境界という固液混合層の変形の定式化を行った。ここでは、固体の変形と液体の流動をカップルさせた定式化を行い、それらの解析的解を求めた。加えて、数値計算実行時における数値不安定の発生要因を突き止めるとともに、この解決法についても提案した。この研究によって、元素分配を決めるコアーマントル境界付近での温度推定の方法が確立された。これについては現在論文投稿中である。