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Melting experiment on Fe-H alloy at high pressures

Fe-H合金高压熔化实验

基本信息

批准号：
17J00703
负责人：
田川翔
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00703/
关键词：
地球中心核の軽元素鉄-水素系の高温高圧物性地球の起源物質レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル超高圧・高温実験水素のメタル-シリケイト分配相平衡状態図コアーマントル分離水素のメタル-シリケート分配超高温・高圧実験鉄-水素二成分系

项目摘要

本研究の目的は、「水素」が地球中心核の主要な軽元素かを検証することにある。地球中心核に存在する水素量の制約は、地球の起源物質中に含まれた水の量の決定に不可欠である。本研究で得られる成果は、地球の起源物質や形成過程の理解を深めうる。本研究課題では、A)レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルにより、鉄-水素系の超高圧・高温実験を可能にする技術を確立すること、B)その技術を用い、各圧力・温度・水素量における鉄-水素系の状態図を明らかにすること、C)鉄-水素合金の密度・圧力関係(状態方程式)を高圧まで明らかにすること、を当初の課題とし、それぞれ成果を得た。さらに、D)地球中心核の形成温度・圧力下における水素のメタル-シリケイト間の分配比を明らかにする研究課題にも取り組んだ。本研究結果から、水素は地球核の主要な軽元素の一つであることが支持される。まず、下限値については、課題Dの結果をコア形成モデルと組み合わせることで制約を行った。いずれのモデルでも、[現在の表層+マントル]の水量と平衡する核の水素量は、0.3 wt.%以上(密度欠損のおよそ3割以上を説明)となる。一方、課題A－Cの結果と、近年得られた第一原理計算結果を組み合わせると水素の外核の固溶量は、1 wt.%まで矛盾しないことがわかる。その範囲であれば、外核の密度と縦波速度、重たい内核の結晶化、という軽元素決定のクライテリアについて、矛盾しない。核に含まれる0.3 wt.%の水素は、地球の起源物質中に海洋の35倍もの水(・水素)が含まれていたことに相当する。本研究の結果は、地球や太陽系の形成において、水素や水が重要な役割を果たすことを意味している。また、得られた技術は、単体水素の実験など、固体物性の研究等にも応用可能である。今後、水素と他の軽元素を含む多成分系の実験を重ね、核の組成モデルの精密化を行う。

In this study, the main elements of the core of the earth's center are "water", "water" and "water". There is a water content in the core of the earth, and the amount of water in the origin of the earth determines that it can not be owed. The purpose of this study is to gain a deep understanding of the formation process of the origin of the earth and the results of this study. The subject of this study is: (a) in the form of high temperature, high temperature and high temperature. C) the density force of the water alloy (the state equation), the temperature field, the original problem, and the result. The distribution of water content in the core of the earth is much better than that of the central core of the earth under the formation temperature of the core of the earth. The results of this study show that the main elements of the core of the earth are very important. The system, the lower limit, and the problem D result in the formation of a comprehensive system. For example, water balance, nuclear water content, density above 0.3 wt.% (density is lower than 3%). On the one hand, we have obtained the results of the first principle of calculation in recent years, and we have obtained the results of the first principle calculation in recent years. The results show that the amount of solid solution in the outer nucleus of the water element, 1 wt.%, is very important. The temperature range, the density wave speed of the outer core, the crystallization of the core structure, and the density spectrum of the outer core are determined by the temperature range, the density wave speed of the outer core, the crystallization of the core structure, the density of the outer core, the density of the outer core, the crystallization of the core, and the contradiction. The core contains 0.3 wt.% water, and the origin of the earth contains 35 times the amount of water (water). The results of this study show that the system of the earth is very important for the formation of water, water, water and water. It is possible to use the technology, the water content of the body, and the study of the physical properties of solids. In the future, the element of water contains the weight of multi-component system, and the precision of nuclear composition.