氷惑星マントル物質の高温高圧実験に基づく天王星・海王星の内部構造モデルの構築

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、氷惑星マントル組成物質の高温高圧実験を行うことにより、メタンやアンモニアの融解や分子解離挙動、及び、これに派生して生じるダイヤモンドや新奇物質の生成プロセスとその条件を解明することを目的としている。2021度は、昨年度から引き続き、抵抗加熱式および外熱式ダイヤモンドアンビルセルの改良を行うとともに、CO2レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いた高温高圧実験により、C-N-O-H系物質の氷惑星内部条件下における挙動の解明に取り組んだ。その結果、一部の試料において、レーザー加熱による加熱中心部の黒色化が観察された。この黒色化の原因を明らかにすべく、室温へ温度クエンチ後、黒色部に対し、X線回折を行ったところ、典型的なダイヤモンドの回折線が得られた。加えて、ラマン分光により、固体水素やメタンと水素から成る分子化合物の生成が示され、さらに脱圧回収後の固体生成物からは明瞭なダイヤモンドのラマンピークが得られた。これらの結果は、高温高圧下におけるメタンの分子解離および重合によるダイヤモンドの生成が、氷惑星のマントル内部条件を想定したC-N-O-H系においても起こり得ることを示すものである。これら得られた成果については、国内学会・シンポジウムで発表を行うとともに、査読付き国際雑誌（Kadobayashi et al., Sci. Rep. 11, 8165 (2021)）にて公表している。