愛媛大ら，レーザーで地球深部の圧縮挙動を解明

愛媛大学と高輝度光科学研究センターは，地球マントル最深部・スーパーアース深部に存在するとされる鉱物である，ポストペロブスカイト相の高温高圧下における圧縮挙動を高圧実験と理論計算を用いて解明した（ニュースリリース）。

地球のマントルの最深部2700~2900kmの深さにはポストペロブスカイト相と呼ばれる鉱物が存在する。近年，太陽系の外側で多く見つかっている地球の数倍の質量をもつスーパーアースと呼ばれる惑星では，その内部圧力も地球と比べて非常に大きくなるため，この相がスーパーアース内部の大部分を占めていると予想されている。

しかし，地球マントル最深部の温度圧力（~4000度，136万気圧）を大きく超えるような圧力での密度（体積）の変化を表す式（状態方程式）に関する実験的あるいは理論的研究はほとんど行なわれておらず，地球マントル最深部やスーパーアースマントル深部におけるこの鉱物の圧縮挙動についてはよく分かっていなかった。

今回の研究では，レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルによる高温高圧発生技術と大型放射光施設SPring-8のビームラインBL10XU設置の高温高圧その場X線回折実験装置とを組み合わせることで，従来の研究の約2倍の圧力である265万気圧まで精密な密度データを取得することに成功した。

ダイヤモンドアンビル装置とは，先端を平らに研磨した2個の単結晶ダイヤモンド製のアンビルに力を加え，その間に挟んだ試料に高い圧力を発生させるもの。ダイヤモンドの透明性を利用して高圧力下の試料にレーザーを照射し，実験室において高温高圧状態を作り出す実験装置をレーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルという。

ポストペロブスカイト相が安定に存在できるとされる温度圧力範囲を完全に網羅する状態方程式を確立し，実験とは独立して理論計算も並行して行ない，従来の理論的研究が行なってきた圧力の6倍に相当する1200万気圧・5000度までの密度データを計算した。

実験的および理論的に決定した状態方程式を比較すると非常によい一致を示し，理論と実験との間の整合性が極めて高いモデルを構築することに成功した。今回の成果により，スーパーアースマントル内部構造のみならず地球マントル最深部の理解が深まることが期待されるとしている。