愛媛大学の西真之助教らの研究グループ(他に東京工業大学、東京大学など)は、地球マントル深部の超高温高圧環境で安定な、鉄・水・酸素からなる新しい結晶構造の水酸化鉄の存在を世界で初めて明らかにした。研究成果は国際科学雑誌『Nature』(オンライン版)に発表された。

 地球内部に貯蔵できる水の質量は地球表層の海水の数倍とも見積もられる。水は地球表層で岩石と反応して含水鉱物を作り、プレートの沈み込みにより地球深部のマントル(深さ30~2,900キロメートル)へ運ばれる。しかし、水輸送を担う水酸化鉄(含水鉱物の一種)は、深さ1,900キロメートルに対応する80万気圧で脱水分解し、それ以上の深さに水を運ぶことはできないとされていた。

 今回、研究グループはスーパーコンピュータ「京」などで量子力学に基づく理論計算を行い、80万気圧付近で水酸化鉄が分解するのではなく、パイライト(黄鉄鉱)型結晶構造に変化することを予測。大型放射光施設SPring-8において超高圧発生装置を用い、水酸化鉄に地球マントル深部に相当する高圧力をかけ、理論予測された結晶構造変化とその構造中の水素の存在を実証した。

 この結果は、地球マントル深部で水酸化鉄が脱水分解するという従来の学説を覆す発見であり、地球深部における水の役割と循環の解明が期待される。今回実証した新しい構造の水酸化鉄は、マントルと中心核の境界の高圧力下でも安定に存在する可能性が強く、地球深部における水の大循環やマントル核境界でのマントル上昇流(プルーム)の発生、また地球中心核の主要物質である溶融鉄への水の溶け込みなど、地球深部の物質構成や運動に大きく影響すると考えられる。

論文情報:【Nature】The pyrite-type high-pressure form of FeOOH

東京工業大学

時代を創る知を極め、技を磨き、高い志と和の心を持つ理工人を輩出し続ける理工大学の頂点

東京工業大学は産業の近代化が急務となっていた1881(明治14)年に東京職工学校として設立されました。設立以来、優秀な理工系人材と卓越した研究成果を創出し続け、現在も日本の理工系総合大学のトップにいます。東京工業大学は高度な専門性だけでなく、教養学を必修とする[…]

東京大学

明治10年設立。日本で最も長い歴史を持ち、日本の知の最先端を担う大学

東京大学は東京開成学校と東京医学校が1877(明治10)年に統合されて設立されました。設立以来、日本を代表する大学、東西文化融合の学術の拠点として、世界の中で独自の形で教育、研究を発展させてきました。その結果、多岐にわたる分野で多くの人材を輩出し、多くの研究成[…]

この記事が気に入ったらおねがいします。

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部です。
大学や教育に対する知見・関心の高い編集スタッフにより記事執筆しています。