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火星中心核までの高圧力条件における鉄合金メルトの粘性測定

高压条件下直至火星核心的铁合金熔体粘度测量

基本信息

批准号：
17740343
负责人：
寺崎英紀
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740343/
关键词：
惑星起源・進化金属物性地球・惑星内部構造粘性高圧力

项目摘要

惑星中心核の物性や初期惑星内部における核形成過程を理解するためには、広範な温度圧力領域における核構成物質の粘性測定を行うことが重要である。本研究では、中心核を構成するとされる鉄-軽元素系合金のうち、有力な軽元素と考えられる硫黄、炭素に注目し、Fe-S, Fe-C融体の粘性を、世界最高の測定条件である16 GPa,1843Kまでの温度・圧力条件で測定することに成功した。実験は、大型放射光雄設SPring-8ビームライン04B1のマルチアンビル高圧装置を用い、試料中のマーカー球の落下速度、をCCDカメラによりその場観察するX線影像落球法を用いて粘性測定を行った。高圧発生用に開発した超硬アンビルの朱端サイズ5mmのセルを用いた。ヒーター材質乏しては、肉厚を薄く加工したランタンクロマイドを使用した。また粘性マーカーのRe球と鉄合金試料との化学反応を防ぐために、RFスパッタ装置を用いて、Re球を厚さ1-2ミク-ロンのアルミナでコーティングした。このように碓立された高圧セルを用いて、取り込み速度が最高125プレーム/秒の高速度カメラと組み合わせることにより、Fe-S, Fe-Cメルトの粘性を測定し、その圧力依存性を精度良く求めることができた。Fe-S共融組成メルトは、16 GPa,1798Kまでの温度・圧力条件において、粘性係数は3.2-8.6 Pa-sとなり、その圧力依存性すなわち粘性流動の活性化体積は、1.46cm^3/molと非常に小さいことが明らかとなった。一方、Fe-Cメルトについては、4.5GPa,1843Kまでの条件において、粘性係数は1.7・7-6 Pa-sとなり、その活性化体積は1.20cm^3/molということがわかった。これにより、Fe-S, Fe-Cメルトの粘性の圧力依存性は、いずれも小さく、大差ないことが明らかとなり、惑星内部においても核メルトの粘性は非常に小さいと推測される。

In the early stage of the physical property of the central nucleus of the star, the formation process of the inner core of the star is to understand the temperature field, the field of temperature, the viscosity of the core, the viscosity of the core, The purpose of this study is to determine the viscosity of the melt of sulfur, carbon, Fe-S, Fe-C, the highest determination condition in the world: 16 GPa,1843K, temperature, force condition, temperature, In the large-scale SPring-8 equipment, the 04B1 device is used, the falling speed of the ball in the material, the falling speed of the ball in the material, the X-ray image falling ball method and the viscosity test are used to determine the performance of the equipment. The high school students use the ultra-hard equipment to make sure that the 5mm is used. The raw material is not good enough, the meat is thick and thin, and the meat is thick. Stickiness, Re balls, alloy materials, chemical reactions, chemical reactions, RF devices, Re balls, 1-2 balls, alloy materials, chemical reactions, chemical reactions, chemical reactions High speed equipment, high speed, high speed, high speed, Fe-S was blended to form a temperature temperature profile of 16 GPa,1798K, a viscous temperature of 3.2-8.6 Pa-s, a viscous flow activator, and a very small temperature profile of 1.46cm ^ 3