氷天体内部のレオロジーに関する実験的研究

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1)氷-硫酸塩ハイドレートおよび氷-ダスト2相系の結晶粒成長カイネティクス真空焼結法を用いて空隙や気泡の少ない良質の出発物質を作成することに成功した。それを用いて大型冷凍庫内の恒温箱において・1℃から-7℃の条件で純氷多結晶体、氷+硫酸塩ハイドレートおよび氷+ダストの2相多結晶体を用いて粒成長実験を行った。2vo1%程度のごく少量の硫酸塩ハイドレートおよびダスト成分が氷の粒成長を大きく抑制することが明らかになった。ガリレオ衛星の外殻氷層は純氷である場合よりも、硫酸塩ハイドレートやダストなどの第2相粒子が少量含まれている方が、粒径が細粒に保持されてより軟化する可能性が高い。そのことが外殻氷層内における対流運動を可能にしているかもしれない。2)2次元X線回折時分割測定法を用いた氷の高圧相転移および氷高圧相の結晶粒成長カイネティクス実験ダイアモンドアンビルセルと放射光の単色X線回折法を用いて、0-3GPa,200-300Kの条件で、氷のVI-VIIIおよびVI-VII高圧相転移の核生成と成長のカイネティクスや氷VI相およびVII相の結晶粒成長カイネティクスをX線その場観察した。デバイリングの回折斑点から結晶数密度を推定する方法を用いて相転移や結晶粒成長にともなう氷高圧相の結晶粒径変化のカイネティクスを観察した。粒径標準物質を用いた回折斑点数の校正実験も行った。約15秒毎の時分割測定に成功しているが、回折斑点数を定量的に扱うためには結晶粒径と入射ビームサイズのバランスをより最適化する必要がある。3)CO_2 ice+H_2O ice 2相多結晶体の塑性変形実験MITのDurham博士らと協力し、CO_2 ice+H_2O ice 2相多結晶体の流動則を明らかにする実験を行った。CO_2 iceはH_2O iceに比較し非常に流動しやすいことが知られていた。本研究により、H_2O iceに少量のCO_2 iceが混ざることにより流動応力が大きく減少することが明らかになった。太陽系外縁部の氷天体表面は非常に低温であるにも関わらず、流動地形が見られる場合がある。そこでは固いH_2O iceに加えて柔らかい第2相の存在が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。