51探花

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科　地学専攻
特任研究员（研究当时）　生田大穣（イクタ?ダイジョウ）
名誉教授　大谷栄治（オオタニ?エイジ）

【概要】

理化学研究所（理研）放射光科学研究センター物質ダイナミクス研究グループのアルフレッド?バロン グループディレクター、東北大学大学院理学研究科地学専攻の生田大穣特任研究員（研究当時）、大谷栄治名誉教授らの研究チームは、カールスルーエ工科大学量子材料科学研究所のロルフ?ハイト副所長との国際共同研究で、新たな絶対圧力スケール^[1]（状态方程式）を决定し、それに基づいて、地球の核の化学组成に変更を迫る成果を発表しました。本研究成果は、太阳系外惑星の内部构造だけでなく、数百万気圧の高圧下における、物理学、化学、材料科学に関连するあらゆる物质の振る舞いに再评価を迫る重要な结果です。

今回、国际共同研究グループは、大型放射光施设「厂笔谤颈苍驳-8」^[2]の世界最高辉度の放射光齿线と、金属レニウムを用いて、超高圧下での圧力と物质の密度の関係を表す新しい絶対スケールを决定しました。この絶対圧力スケールは、従来の2倍となる世界最高の圧力范囲で、地球の核内部の圧力まで外挿（既知の测定値から未知の値を推定?推测）することなく适用できます。これと比べると、従来のスケールは、地球の核内部の圧力领域において、20％以上も圧力を过大评価していたことが分かりました。

地球の核は、固体鉄を主成分として、ケイ素、硫黄のような軽い物质が含まれています。今回の絶対圧力スケールを用いると、内核の条件では、固体鉄の密度が地震学的に観测された密度より8％大きく、従来の圧力スケールで见积もられていた密度との差の约2倍に当たります。この结果から、核に含まれる軽い物质は、地球の表层部（地殻）の质量の5倍以上に相当する量に见积もられることが分かりました。これは、地球内部构造の议论において非常に重要な成果です。

本研究は、オンライン科学雑誌『Science Advances』（9月8日付）に掲载されました。

絶対圧力スケールによる地球の内核境界の条件における金属鉄の密度の再评価

【用语解説】

[1] 絶対圧力スケール：
　従来の圧力スケールの基となってきたランキン?ユゴニオ断热曲线は衝撃圧缩実験によって求められるが、衝撃圧缩は圧力上昇とともに温度も上昇する断热圧缩であるため、圧力スケールとして用いるためには等温圧缩过程への変换が必要となる。この変换に用いられる物质の热力学特性の算出には仮定と外挿が含まれており、特に高圧条件における変换はこの仮定と外挿法に大きく依存し、これが衝撃圧缩を基にした圧力スケールの大きな不确かさの要因となっている。この长年にわたる问题を解决することを目的として、カーネギー研究所の窜丑补らによって2000年に提案されたのが、等温过程において物质の縦波速度、横波速度および密度を同时に测定し、仮定を用いず叁つの物理量のみを用いて等温圧缩曲线を决定する手法である。この圧力と密度の関係を絶対圧力スケールと呼ぶ。

[2] 大型放射光施設「SPring-8」：
　兵库県播磨科学公园都市にある世界最高性能の放射光を生み出す理化学研究所の施设。高辉度光科学研究センター（闯础厂搁滨）が利用者支援などを行っている。放射光とは、亜光速まで电子を加速させつつ、その进行方向を电磁石によって曲げた际に発生する细く强力な电磁波のことである。厂笔谤颈苍驳-8ではこの放射光を用いて、基础科学から产业利用まで幅広い研究が行われている。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院　理学研究科　地学専攻
特任研究员（研究当时）　生田大穣（イクタ?ダイジョウ）
Tel: 0858-43-1215 (ex.3758)
Email: dikuta*okayama-u.ac.jp（*を@に置き換えてください）

东北大学名誉教授　大谷栄治（オオタニ?エイジ）
Tel: 022-795-6662
Email: eohtani*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科　
広报?アウトリーチ支援室
Tel: 022-795-6708
Email: sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）