主要惑星鉱物の超高圧物性データと相図の拡張

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本研究では、典型的な惑星構成鉱物として炭酸塩鉱物と含水鉱物に着目し、衝突における圧縮から解放までの一連のプロセスの変化の様子を時間分解しながら明らかにし、天体衝突現象やそれが惑星進化へ与えた効果などを理解したい。衝撃圧縮法によって天体衝突環境に相当する高温高圧環境を実験室で発生させ、主要惑星鉱物の圧縮特性データを従来よりもはるかに高い圧力領域まで拡張させるとともに、 衝突中および衝突後の融解や分解反応などのふるまいを調べることを目標としている。初年度は、炭酸塩鉱物の圧力指標を構築することを目的として、超高圧下のカルサイトのユゴニオデータの取得をおこなった。その結果、200万気圧を超える圧力領域におけるカルサイトの状態方程式データの取得に初めて成功した。また、200万気圧より上の圧力域における衝撃温度データは、従来の計算結果と比べて低くなることが明らかとなった。並行して、衝撃圧縮中と圧力解放中の構造変化を明らかにするために、ハイパワーレーザーとX線自由電子レーザーを用いた衝撃圧縮その場X線回折（XRD）実験を行った。その結果、衝撃圧縮中にカルサイトは融解し、その後の解放過程では非常に早いタイムスケールで多結晶化がおこることが明らかになった。速度干渉計による衝撃波速度のその場計測から、衝撃圧縮中のカルサイトはおよそ100万気圧近傍で融解することが明らかとなった。この結果は、ユゴニオ計測の結果とも調和的である。