H-C-N-O系における新奇氷惑星マントル物質の探査とダイヤモンド生成条件の解明

H-C-N-O体系中新型冰行星地幔物质的探索及金刚石形成条件的阐明

• 批准号: 22K14127
• 负责人: 門林 宏和
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14127/
• 关键词: 氷惑星; 天王星・海王星; 高温高圧実験; ダイヤモンドアンビルセル

氷惑星である天王星と海王星の内部には、水・メタン・アンモニアが多量に存在すると考えられている。これらの物質は、氷惑星マントル内部の高温高圧下において、重合や分子解離などの化学反応を経て多様なH-C-N-O系物質を生成することが理論予測されている。しかし、これまでの実験的研究は、技術的困難さから単一成分を扱うものが主であり、現実的な氷惑星マントルの内部条件を再現した多成分系での研究は数例に限られているのが現状である。それゆえ、氷惑星のマントル条件下、すなわち高温高圧下においてH-C-N-O系物質がどのような挙動を示すのかは未だ明らかにされていない。そこで本研究では、氷惑星のマントル組成物質の高温高圧挙動を実験的に調べることにより、氷惑星内部において安定に存在し得るH-C-N-O系物質の探査を行うことを目的とする。2022年度は、本研究課題で実施する高温高圧実験において主軸となる抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルの装置開発に注力した。その結果、従来装置では困難であった1000 K以上において安定した高温発生が可能となった。

氷 planet で あ る Uranus と Neptune の internal に は, water メ タ ン · ア ン モ ニ ア が に exist abundant す る と exam え ら れ て い る. こ れ ら は, confused 氷 star の material マ ン ト ル internal の under high temperature and high 圧 に お い て, overlap や molecular dissociation な ど の chemical anti 応 を 経 て many others な H - C - N - O material を generated す る こ と が theory to measure さ れ て い る. し か し, こ れ ま で の be 験 research は, technical difficulties さ か ら 単 を as an ingredient Cha う も の が main で あ り, now be な 氷 planet マ ン ト ル の internal conditions を reappearance し た multicomponent system で の research several に は limit ら れ て い る の が status quo で あ る. そ れ ゆ え, confused 氷 star の マ ン ト ル conditions, す な わ ち under high temperature and high 圧 に お い て H - C - N - O material が ど の よ う な 挙 dynamic を shown す の か は not だ Ming ら か に さ れ て い な い. そ こ で this study で は, confused 氷 star の マ ン ト ル material の high temperature and high 圧 挙 dynamic を be 験 に tuned べ る こ と に よ り, 氷 planet internal に お い て settle に presence of し る H - C - N - O material の probe line を う こ と を purpose と す る. 2022 annual は, this research topic で す be applied る high temperature and high 圧 be 験 に お い て spindle と な る resistance heating ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル セ ル の device 発 に note force し た. そ の results, 従 to device で は difficult で あ っ た above 1000 K に お い て settle し た high-temperature 発 が と possible な っ た.

项目成果

2段式およびトロイダル型 DAC による極高圧発生の試み

尝试使用两级环形 DAC 产生极高的压力

• 发表时间: 2022
• 作者: 境毅;門林宏和;増田翔太;中本有紀;河口沙織;清水克哉
• 通讯作者: 清水克哉

Significance of the high-pressure properties and structural evolution of gas hydrates for inferring the interior of icy bodies

• DOI: 10.1186/s40645-023-00534-6
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Progress in Earth and Planetary Science
• 影响因子: 3.9
• 作者: H. Hirai;H. Kadobayashi

天王星と海王星の内部条件下におけるメタンハイドレートからのダイヤモンド生成

天王星和海王星内部条件下利用甲烷水合物生产钻石

• 发表时间: 2022
• 期刊: NEW DIAMOND
• 作者: Hiroshi Fukui; Hirokazu Kadobayashi;Hirotaka Abe; Ryunosuke Takahashi;Hiroki Wadati;Naohisa Hirao;門林宏和
• 通讯作者: 門林宏和

高圧力下におけるステアリン酸の融解挙動

硬脂酸在高压下的熔融行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 門林宏和;川村英彰;大藤弘明;境毅;河口沙織;中野智志;平井寿子
• 通讯作者: 平井寿子