メタンハイドレートの高温高圧下の相変化と海王星・天王星氷マントルの状態の推定

高温高压下甲烷水合物相变以及海王星和天王星冰幔状态的估计

• 批准号: 07J02727
• 负责人: 町田 真一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02727/
• 关键词: メタンハイドレート; 水素ハイドレート; 氷惑星; 高圧実験; 高圧相転移; 高圧安定性; 分子間相互作用; 氷マントル; 高温高圧実験; 相変化

メタンハイドレートは、外惑星やその衛星の主要な構成成分の一つと考えられている。海王星や天王星などの氷惑星では、構成成分や内部構造が探査機や理論計算から予測されており、氷層にメタンハイドレートが存在している可能性がある。しかし、氷惑星内部に匹敵する温度圧力下でのメタンハイドレートの状態を調べた実験はなかった。また、太陽系で最も豊富に存在する水素のハイドレートが氷衛星やプロトスターに存在する可能性が示唆さているが、水素ハイドレートの高圧相変化なども明らかにされていなかった。さらに、メタンハイドレートと水素ハイドレートは、他のガスハイドレートと比較して際立った安定性を示しており、メタンハイドレート、水素ハイドレートのみに高圧安定性を保証する特異的な分子間相互作用が働いていることが予測できる。そこで本研究では、氷惑星内部条件におけるメタンハイドレートの状態や、水素ハイドレートの高圧相転移を明らかにし、またハイドレート内の分子間相互作用を調べることを目的として、メタンハイドレート、水素ハイドレートの高圧実験を行った。本年度は、主に水素ハイドレートの高圧実験を行った。X線回折実験により、水素ハイドレートは、35〜40GPa付近で、フレームワーク水分子に水素結合対称化が生じ、これに誘発されて、新たな高圧相へ転移することが示された。さらに、分光学的な実験により、固体水素では一般的に観察されるカップリング現象が、水素ハイドレート内では抑制されることを明らかにした。また、ゲスト水素分子の回転が抑制されることをとらえた。固体水素では、水素分子の回転が止まるためには160GPa以上の高圧が必要であることを考慮すると、構造内での回転抑制はフレームワークによる強い相互作用が働いる結果であると考えられた。

The main components of the satellite are: Neptune and Uranus have the same composition and internal structure, and the possibility of existence of Neptune and Uranus is very high. The temperature and pressure of the internal environment of the star are adjusted. The solar system's most abundant water element is the most abundant element in the universe, and the existence of a satellite is an indication of the possibility of high pressure phase change. In addition, the molecular interaction between the two molecules can be predicted by comparing their stability with that of the other molecules. In this study, the internal conditions of the star are different, the state of the star is different, the phase shift of the high pressure of the water element is different, and the molecular interaction in the star is different. This year, the main water element of the high pressure operation. X-ray reflection, water element absorption, 35 ~ 40GPa absorption, water element binding, water molecule absorption, water molecule absorption, new high voltage phase shift, etc. In addition, the solid water content is not limited to the general observation, the water content is not limited to the general observation, and the water content is not limited to the general observation. The water element is not removed. The high pressure above 160GPa is necessary to consider the inhibition of the rotation of solid water molecules.

项目成果

Structural changes of filled ice Ic structure for hydrogen hydrate under high pressure

• DOI: 10.1063/1.3013440
• 发表时间: 2008-12-14
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Machida, Shin-ichi;Hirai, Hisako;Yagi, Takehiko
• 通讯作者: Yagi, Takehiko

同位体置換水素ハイドレートの分子間相互作用

同位素取代的氢水合物的分子间相互作用

• 发表时间: 2010
• 作者: Okuchi;T.;Osamu Yamamuro;K.Komatsu;鍵裕之;町田真一
• 通讯作者: 町田真一

水素ハイドレートの高圧下における相変化と分子間相互作用

高压下水合氢的相变和分子间相互作用

• 发表时间: 2007
• 作者: 町田真一;平井寿子;川村太郎;山本佳孝;八木健彦
• 通讯作者: 八木健彦

水素ハイドレートの分子間相互作用と高圧安定性

水合物分子间相互作用和高压稳定性

• 发表时间: 2008
• 作者: 町田真一;平井寿子;八木健彦
• 通讯作者: 八木健彦

水素ハイドレートの分子内振動モードの変化と分子間相互作用

水合物分子内振动模式和分子间相互作用的变化

• 发表时间: 2008
• 作者: 町田真一;平井寿子;川村太郎;山本佳孝;八木健彦;亀卦川卓美
• 通讯作者: 亀卦川卓美