地球マントルー中心核境界および氷惑星深部における水の挙動
【研究キーワード】
マントル / 水 / 中心核 / 含水鉱物 / 地球・惑星内部構造
【研究成果の概要】
本課題では、地球・惑星内部の水の挙動の理解を目的とした実験を行った。超高温高圧下で進行する水と金属鉄の化学反応を詳細に調べ、金属鉄の表面に「さび(酸化鉄)」が生成されることを明らかにした。このことは、地球内部を循環する水が、金属鉄から成る地球中心核の表面に酸化鉄つくることを示唆する。また、様々な化学組成の含水鉱物を実験試料として用い、含水鉱物の超高温高圧下でのふるまいを調べた。その結果，地球深部の含水鉱物は周囲の環境に応じてその化学組成を大きく変えることや，水素と酸素とアルミニウムからなる水酸化アルミニウム (AlOOH) は190万気圧で結晶構造が変化（相転移）することがわかった。
【研究の社会的意義】
地球内部を循環する水が、金属鉄から成る地球中心核の表面に酸化鉄つくることが示唆された。地球内部の対流運動や中心核―マントル境界の性質、地震波異常の起源などを知るうえで重要な知見となると期待される。また、これまで実験的に検証されることのなかった地球マントル圧力を超える超高圧に耐える含水鉱物が存在することが分かった。地球より大きな惑星の内部はこのような超高圧環境が想定されるため、地球以外の惑星内部の水の挙動に関する新たな知見となった。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 土屋 旬 | 愛媛大学 | 地球深部ダイナミクス研究センター | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 桑山 靖弘 | 東京大学 | 大学院理学系研究科(理学部) | 特任助教 | (Kakenデータベース) |
|
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)