惑星内部における水素の挙動の解明

阐明行星内部氢的行为

• 批准号: 09J04077
• 负责人: 柴崎 裕樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J04077/
• 关键词: 水素; 鉄水素化物; 高温高圧; SiO_2; 放射光X線その場回折; 核; 融点; 含水量; 高圧; 弾性波速度; 放射光X線非弾性散乱; 放射光X線回折; 鉄; 金属水素化物; 惑星

(1)SiO_2高圧相の含水量測定の研究SiO_2の高圧相であるStishovite(St)は、Al_2O_3を含むことで0.3wt%程度まで水を含むことができることから、沈み込むプレート中のSiO_2が地球深部まで水を運ぶ可能性が考えられている。地球深部条件ではSiO_2はStからCaCl_2型やα-PbO_2型の高圧相に相転移するが、これらの高圧相が水をどれ程含めるのかはわかっていない。そこで地球深部条件でのAl_2O_3を含むSiO_2の相平衡と含水量を明らかにする。合成した3.0wt%Al_2O_3-0.3wt%H_2O-Stを約40万気圧まで加圧し、CaCl_2型に相転移させた後、常圧まで脱圧して、フーリエ変換型顕微赤外分光光度計(FT-IR)にて含水量を測定した。このようにCaCl_2型の含水量を測定したのは初めてである。それによると、相転移前後でのStとCaCl_2型の含水量に大きな違いは見られなかった。これによって、表層の水が沈み込むプレートによって地球内部に運ばれ、SiO_2を介して地球深部まで輸送される可能性が非常に高いことが考えられる。(2)高圧下での鉄-水素系(FeHx)の融点の研究地球核は鉄と軽元素(水素など)で構成され、液体の外核と固体の内族の層構造をしていることから、鉄-軽元素系の融点測定は核の温度構造を明らかにする上で非常に重要である。そこで地球核の温度構造を明らかにすべく、放射光施設SPring-8にて高温高圧下でのX線その場回折実験(BL10XU)を行い、高圧下でのFeHxの融点を測定した。高圧発生にダイヤモンドアンビルセルを用い、40万気圧までの圧力条件にてFeH_<0.3>組成の融点を決定した。これによると、水素量が少ないFeH_<0.3>組成と水素に飽和しているFeH組成の融点はほぼ違いが無いことが分かった。つまり水素はたとえ少量だとしても融点を大きく変化させ、他の軽元素と比べても核の温度構造に及ぼす影響が非常には大きいことが明らかになった。

(1) Study on the determination of water content in SiO_2 high pressure phase: Stishovite(St) content in SiO_2 high pressure phase, Al_2O_3 content in SiO_2 high pressure phase, Al_2 content in SiO_2 high pressure phase, Al_2O_3 content in Si Under the conditions of deep earth, the phase shift of SiO_2-St, CaCl_2-α-PbO_2-type high pressure phase and water phase is different. Al_2O_3-SiO_2 phase equilibrium and water content under the condition of deep earth are discussed. Water content was determined by FT-IR after the phase shift of CaCl_2-type at about 400,000 pressure. The water content of CaCl_2 type was determined. The water content of St CaCl_2 type before and after phase shift is large. The possibility of transportation of SiO_2 through the earth's interior is very high. (2)A Study on the Melting Point of the FeHx System under High Pressure It is very important to determine the temperature structure of the core of the earth, the composition of the core of the earth, the structure of the outer core of the liquid and the structure of the inner family of the solid. The temperature structure of the Earth's core is characterized by the melting point of FeHx at high temperature and high pressure, and the melting point of FeHx at high temperature and high pressure is determined by SPring-8. The melting point of FeH_composition is determined by the pressure condition of 400,000 <0.3>pressure during high pressure development. The <0.3>FeH composition is saturated with water and the melting point of FeH composition is zero. The temperature and structure of the core are affected by the change of temperature and temperature.

项目成果

高圧下におけるFeS-H,Fe-Ni-H系における融点測定

高压下 FeS-H 和 Fe-Ni-H 体系的熔点测量

• 发表时间: 2010
• 作者: 柴崎裕樹;大谷栄治;寺崎英紀;立山隆二;坂巻竜也;西田圭佑;舟越賢一
• 通讯作者: 舟越賢一

Pressure and temperature dependence of the viscosity of a NaAlSi_2O_6 melt

NaAlSi_2O_6 熔体粘度的压力和温度依赖性

• DOI: 10.1007/s00269-010-0381-4
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physics and Chemistry of Minerals
• 影响因子: 1.4
• 作者: A.Suzuki;E.Ohtani;H.Terasaki;K.Nishida;H.Hayashi;T.Sakamaki;Y.Shibazaki;T.Kikegawa
• 通讯作者: T.Kikegawa

高温高圧その場観察実験による鉄-リングウッダイト間の水素の分配と火星内部への適用

高温高压原位观测实验铁与尖晶橄榄石之间的氢分布及其在火星内部的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: 柴崎裕樹;大谷栄治;寺崎英紀;立山隆二;坂巻竜也;土屋卓久;舟越賢一;肥後祐司
• 通讯作者: 肥後祐司

Phase relations in the systems of Fe-Ni-H and Fe-S-H under high pressure and high temperature

高压高温下 Fe-Ni-H 和 Fe-S-H 体系的相关系

• 发表时间: 2011
• 作者: 柴崎裕樹;大谷栄治;平尾直久;大石泰生;Alfred Q.R.Baron;柴崎裕樹
• 通讯作者: 柴崎裕樹

Stability of Fe-Ni hydride after the reaction between Fe-Ni alloy and hydrous phase (δ-AlOOH) up to 1.2 Mbar : Possibility of H contribution to the core density deficit

Fe-Ni 合金与水相 (δ-Al​​OOH) 反应后 Fe-Ni 氢化物的稳定性高达 1.2 Mbar：H 可能导致芯密度不足

• DOI: 10.1016/j.pepi.2012.01.002
• 发表时间: 2012
• 期刊: Physics of the Earth and Planetary Interiors
• 影响因子: 2.3
• 作者: H.Terasaki;E.Ohtani;T.Sakai;S.Kamada;H.Asanuma;Y.Shibazaki;N.Hirao;N.Sata;Y.Ohishi;T.Sakamaki;A.Suzuki;K.Funakoshi
• 通讯作者: K.Funakoshi