地球コア条件における地球深部物質の熱物性測定の精密化

地心条件下深部地球材料热物理性质测量的细化

• 批准号: 20J13665
• 负责人: 長谷川 暉
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13665/
• 关键词: 地球コア; 地球マントル; 高温高圧実験; 熱伝導率; ダイヤモンドアンビルセル

本課題2年目かつ最終年度である2021年度の計画はCOVID-19により大幅な変更を余儀なくされた。研究当初は1)地球下部マントル全域の圧力温度条件における地球マントルを構成する物質の熱伝導率測定、2)地球全域の圧力温度条件における地球コアを構成する物質の熱伝導率測定、3)高圧力条件下体積熱容量測定技術の開発、を大きな目標として掲げてきた。しかし、COVID-19の感染拡大により、各研究機関の実験室や放射光施設での実験スケジュールが大幅に変更され、十分な実験回数を確保することができなかった。そのため、1)については概ね目標を達成し、2)についても論文の投稿には十分な成果を得ることができたものの、一方で、3)については目に見える成果はなかった。以下に、各目標において得られた成果や期待した成果が得られなかった理由を述べる。1)については伝統的に下部マントルの熱伝導率を推定する際の指標として用いられてきたMgOの熱伝導率をマントル最深部の圧力に相当する140万気圧まで測定した。2)については、当初の目標であった地球中心である360万気圧における測定は実現しなかったものの、地球コアの主成分である鉄の熱伝導率を180万気圧まで達成した。3）については、大きな成果はなかった。体積熱容量を測定するには熱伝導率測定以上に緻密にレーザー光学系素子を組み合わせて装置を構築する必要がある。そのため、装置の開発のためにはそれに専念する期間を設ける必要があった。しかし、COVID-19による度重なる実験予定の変更や、本測定装置に組み込む予定だったレーザー装置の不調などにより、装置の構築は大幅に遅れることとなった。

This topic 2 years か つ final annual で あ る 2021 の project は COVID - 19 に よ り な significantly - more を Yu Yi な く さ れ た. Research had は 1) the lower part of the earth マ ン ト ル global の pressure temperature に お け る earth マ ン ト ル を constitute す る material thermal 伝 の global の conductivity measurement, 2) the earth pressure temperature に お け る earth コ ア を constitute す る material の 伝 heat conductivity measurement, 3) under the condition of high pressure volume heat capacity measurement technology の 発 open, large を き な target と し て first white jasmines げ て き た . し か し, infection of COVID - 19 の company, big に よ り, various research machine masato の be 験 chamber や radiation light facilities で の be 験 ス ケ ジ ュ ー ル が に significantly - more さ れ, very な be 験 back several を ensure す る こ と が で き な か っ た. そ の た め, 1) に つ い て は generalized ね target を reach し, 2) に つ い て も contribute papers の に は very を な achievements have る こ と が で き た も の の, one party で, 3) に つ い て は に see え る results は な か っ た. に below, each target に お い て have ら れ た results や expect し が た achievements have ら れ な か っ た reason を above べ る. 1) に つ い て は 伝 series of に lower マ ン ト ル の 伝 heat conductivity を presumption す る interstate の index と し て in い ら れ て き た MgO style の 伝 heat conductivity を マ ン ト ル deepest department の pressure に quite す る 1.4 million 気 圧 ま で determination し た. 2) に つ い て は, original の target で あ っ た center of the earth で あ る 3.6 million 気 圧 に お け る determination は be presently し な か っ た も の の, earth コ ア の principal component で あ る iron objects の 伝 heat conductivity を 1.8 million 気 圧 ま で reached し た. 3) に に て て, major な な achievements な な った った. Determination of volume heat capacity を す る に は 伝 heat conductivity measurement above に dense に レ ー ザ ー optics element child を group み close わ せ て device を build す る necessary が あ る. Youdaoplaceholder0 ため ため, during the development of the device <e:1> ために それに それに, を shall be provided with ける necessary があった. し か し, COVID - 19 に よ る degree heavy な る be 験 designated の - more や, this measurement device に み 込 む designated だ っ た レ ー ザ の ー device is not adjustable な ど に よ り, device の build は sharply に 遅 れ る こ と と な っ た.

项目成果

Thermal conductivity of Fe-bearing post-perovskite in the Earth's lowermost mantle

• DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116466
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: Earth and Planetary Science Letters
• 影响因子: 5.3
• 作者: Y. Okuda;K. Ohta;Akira Hasegawa;T. Yagi;K. Hirose;S. Kawaguchi;Y. Ohishi

地球コア相当の高圧力高温条件における鉄の熱伝導率

铁在高压高温条件下的导热系数相当于地核

• 发表时间: 2021
• 作者: 長谷川 暉;太田健二;廣瀬敬;大石泰生;八木 貴志
• 通讯作者: 八木 貴志

地球コア相当の高圧力高温条件における鉄の熱伝導率とローレンツ数

相当于地核的高压高温条件下铁的热导率和洛伦兹数

• 发表时间: 2021
• 作者: 長谷川暉;太 田 健二 ;八木 貴志 ;廣瀬 敬 ;大石 泰生
• 通讯作者: 大石 泰生

Thermal conductivity of CaSiO3 perovskite at lower mantle conditions

• DOI: 10.1103/physrevb.104.184101
• 发表时间: 2019-12
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Zhen Zhang;Dong-Bo Zhang;Kotaro Onga;Akira Hasegawa;K. Ohta;K. Hirose;R. Wentzcovitch