高温高圧下における水－メタン系物質の安定性の解明と天王星・海王星の内部構造理解

阐明高温高压下水甲烷物质的稳定性并了解天王星和海王星的内部结构

• 批准号: 17J05467
• 负责人: 門林 宏和
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Ehime University
• 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 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05467/
• 关键词: 天王星; 海王星; 高温高圧実験; ダイヤモンドアンビルセル; メタン; ダイヤモンド

本研究課題の目的は，天王星や海王星などの氷惑星内部を想定した条件下で主成分である水-メタン系の高温高圧実験を行い，メタンの融点や分子解離条件を決定し，メタン分子の分子解離により生じると考えられるダイヤモンドの生成条件を実験的に明らかにすることである。氷惑星内部条件での水-メタン系の高温高圧挙動を明らかにし，氷惑星のマントル構造を検討することは，氷惑星の内部構造モデルの構築のみならず，天王星と海王星がもつ非双極的かつ非軸対称という特異な内部磁場の発現原因を推定する上でも重要である。本研究では，昨年度から今年度においてC-O-H系におけるメタン分子の分子解離条件，及びメタン分子の分子解離によるダイヤモンドの生成条件を解明するため，炭酸ガスレーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルと抵抗加熱ダイヤモンドアンビルセルを用いた高温高圧実験を精力的に行った。試料の評価は，主に放射光X線回折（高エネルギー加速器研究機構）と高温高圧その場ラマン分光により行い，回収試料の微細組織観察には高分解能電子顕微鏡を用いた。これらの手法により，本研究は10-90 GPaという広い圧力領域において，C-O-H系でのダイヤモンドの生成条件がメタン単成分で報告されている条件よりも有意に低温側へシフトすることが明らかにした。これら結果より，氷惑星のマントルでは，その最上部においてもメタン分子の分子解離によるダイヤモンドの生成が起こり得ることが示された。

The purpose of this study is to determine the temperature and pressure of the water-oxygen system under the conditions of the interior of Uranus and Neptune, to determine the melting point and the conditions of molecular dissociation, and to determine the conditions for the formation of molecular dissociation. The internal conditions of the star are discussed in the high-temperature and high-pressure motion of the water-planet system. The internal structure of the star is discussed in the paper. The internal structure of the star is discussed in the paper. The reason for the occurrence of the special internal magnetic field of Uranus and Neptune is estimated in the paper. This study aims to clarify the molecular dissociation conditions of C-O-H system molecules and the formation conditions of C-O-H molecules in the past year. The evaluation of the sample is mainly based on X-ray reflection (high-energy accelerator research institute), high-temperature and high-pressure field spectroscopy, and micro-tissue observation of the sample. In this study, the conditions for the formation of the C-O-H system were studied in the pressure range of 10-90 GPa and the conditions for the formation of the C-O-H system were reported. The result of this is that the molecular dissociation of the molecules in the uppermost part of the molecule starts from the formation of the molecules in the upper part of the molecule.

项目成果

A step toward better understanding of behavior of organic materials at simultaneous high pressures and high temperatures

• DOI: 10.1080/08957959.2018.1476506
• 发表时间: 2018-05
• 期刊: High Pressure Research
• 影响因子: 2
• 作者: N. Chertkova;H. Ohfuji;R. Nomura;H. Kadobayashi;T. Irifune

A compact diamond anvil cell for in situ spectroscopic measurements at high pressure and high temperature

用于高压和高温下原位光谱测量的紧凑型金刚石砧室

• 发表时间: 2019
• 作者: N Chertkova;S Yamashita;H Ohfuji;T Irifune;A Kurio;H Kadobayashi and Y Yamamoto
• 通讯作者: H Kadobayashi and Y Yamamoto

』，「In-situ Raman and X-ray diffraction studies of the stability of methane hydrate under high pressure and high temperature

”, “高压高温下甲烷水合物稳定性的原位拉曼和X射线衍射研究

• 发表时间: 2017
• 作者: N Chertkova;S Yamashita;H Ohfuji;T Irifune;A Kurio;H Kadobayashi and Y Yamamoto;門林宏和，大藤弘明，平井寿子，大竹道香，山本佳孝;H Kadobayashi，H Ohfuji，H Hirai，M Ohtake，and Y Yamamoto
• 通讯作者: H Kadobayashi，H Ohfuji，H Hirai，M Ohtake，and Y Yamamoto

Experimental study on the stability of methane hydrate under high pressure and high temperature

高压高温下甲烷水合物稳定性实验研究

• 发表时间: 2017
• 作者: N Chertkova;S Yamashita;H Ohfuji;T Irifune;A Kurio;H Kadobayashi and Y Yamamoto;門林宏和，大藤弘明，平井寿子，大竹道香，山本佳孝;H Kadobayashi，H Ohfuji，H Hirai，M Ohtake，and Y Yamamoto;H Kadobayashi，H Ohfuji，H Hirai，M Ohtake，and Y Yamamoto
• 通讯作者: H Kadobayashi，H Ohfuji，H Hirai，M Ohtake，and Y Yamamoto

氷惑星内部条件下でのC-H-O系物質の安定性

C-H-O基材料在冰冷行星内部条件下的稳定性

• 发表时间: 2017
• 作者: 佐藤愛美;石澤由紀江;張山昌論;三浦隆治;鈴木 愛;宮本直人;畠山 望;宮本 明;斉藤淳一;荒 邦章;西田基宏;Y. Gao，M. Kseniya，S. Nishihara，K. Inoue;門林宏和，大藤弘明，平井寿子，大竹道香，山本佳孝
• 通讯作者: 門林宏和，大藤弘明，平井寿子，大竹道香，山本佳孝