木星型惑星始源物質の高温高圧下における物性の研究

木星型行星物质高温高压物理特性研究

• 批准号: 01611501
• 负责人: 八木 健彦
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01611501/
• 关键词: メタン; 氷; 融解曲線; 高圧; 状態方程式; 氷衛星

本年度は、まずここ2年間開発が続けられてきた、ルビ-の蛍光線の波長と半値幅を用いてダイヤモンドアンビル装置の試料室中の温度と圧力を精密に決定する方法の皮度と信頼度を、すでによく確立されている氷(H_2O)の融解曲線を用いて検定した。その結果この手法により、温度±5°C、圧力は±0.1GPaの精度で決定できることが明らかになった。次にこの新しい実験手法を用いて、氷衛星の主成分の一つであるメタンの融解曲線を5GPaまでの圧力領域で精密に決定することに成功した。この圧力は、木星や土星に見られる大型の氷衛星の中心圧力に相当し、これらの衛星の生成から進化の過程を議論する際に必要とされる圧力領域でのメタンのふるまいが明らかにされたことになる。またダイヤモンドアンビルで一定荷重のもとで温度を変化させた場合、近似的に試料室の体積が一定に保たれることから、試料の熱膨張による圧力変化を測定することができる。このことを利用して、一定荷重のもとでの温度と圧力の変化の割合から、氷とメタンの種々の相の、体積弾性率Kと熱膨張係数αの積(Kα)を圧力及び温度の関数として求めることに成功した。高圧下の熱膨張はきわめて測定が困難な量であり、特に液体のそれに関してはほとんど依存しないで一定になると考えられてきたが、本研究により、温度、圧力の上昇と共にかなり減少するという新しい知見が得られた。高圧下の熱膨張係数の見積の精度に関してはまだ多少問題点が残されており、今後の研究の発展が期待されるが、本研究で惑星の内部構造を考える上で重要になる物質の高温高圧下の状態方程式に関して重要な知見を得ることができた。

During the past two years, we have developed a new method for accurately determining the temperature and pressure in the sample chamber of the laboratory equipment. The accuracy of the method, temperature ±5°C, pressure ±0.1GPa is determined. This new method was successfully applied to determine the melting curve of the satellite's principal components and the pressure field at 5 GPa. The pressure field is the center of gravity of Jupiter and Saturn, and it is necessary to discuss the process of satellite formation and evolution. When the temperature changes under a certain load, the approximate volume of the sample chamber changes under a certain load, and the pressure changes under thermal expansion of the sample are measured. The temperature and pressure of a certain load are changed into the phase and volume of a certain load. The product of the thermal expansion coefficient α (Kα) and the pressure and temperature of a certain load is obtained. The thermal expansion under high pressure is difficult to measure. The temperature and pressure of the liquid are increased. The accuracy of thermal expansion coefficient at high pressure depends on the number of points remaining and the expectation of future research. In this study, the internal structure of stars is important for the equation of state of substances at high temperature and high pressure.

项目成果

T,Yagi,H.Suzuki,and M.Kumazawa: "Melting curve of methane under high pressure." Proceedings of the Japan Academy.

T,Yagi,H.Suzuki,and M.Kumazawa:“高压下甲烷的熔化曲线。”

鈴木博人,八木健彦、熊沢峰夫: "ルビ-蛍光を用いた温度圧力の温度測定(I)氷及びメタンの融解曲線" 第30回高圧討論会要旨集. 104-105 (1989)

Hiroto Suzuki、Takehiko Yagi、Mineo Kumazawa：“使用红宝石荧光测量温度和压力 (I) 冰和甲烷的熔化曲线”第 30 届高压研讨会摘要 104-105 (1989)。