地球惑星内部物質科学

地球惑星内部物質科学／Material Science of the Earth and Planetary Interiors

地球惑星内部の高温高圧極限条件下における物質の構造・物性・相転移など、高圧鉱物物理学の必修項目を熱統計力学や量子化学の基礎的内容をもとに解説する。また、これらの地球惑星内部物質の性質から、地球や惑星の内部構造やダイナミクス、さらにはその形成と進化を如何に理解するか、その最先端を解説する。

The essence of high-pressure mineral physics, such as the structure and properties of the Earth and planetary materials under extremely high pressure and temperature conditions, is explained with the basics of thermodynamics, quantum chemistry, and statistical physics. By comparing mineral-physics data with geophysical observations, it will be clarified that the structure, dynamics, and evolution of the Earth and planetary interiors are controlled by the properties of their constituent materials.

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授業計画

１．地球惑星内部の温度圧力条件２．固体と液体の構造とその温度圧力依存性　　　化学結合と物質の局所構造・物性の関係　　　構造と物性の温度圧力変化３．固体と液体の熱弾性的性質とその温度圧力依存性　　　状態方程式（有限歪、熱膨張、他）　　　結晶の異方性と弾性波速度の異方性　　　熱弾性的性質の温度圧力変化４．高温高圧相転移　　　相転移の熱力学　　　相転移に伴う構造と物性の変化５．鉱物物性と下部マントルの構造鉄のスピン状態の変化主要鉱物の粘性と下部マントルの対流６．マントル深部へ沈み込んだ海洋地殻の行方沈み込んだ海洋地殻とマントルの密度逆転マントル深部の化学組成異常海洋地殻中の特異な相転移と地震波速度異常７．コアとマントルの分離地球の形成マグマオーシャンとコアの分離コアの軽元素８．コアとマントルの相互作用コア−マントル間の熱輸送コアの冷却とダイナモ作用コアの化学進化 High-pressure mineral physics 1. Pressure and temperature conditions of the Earth and planetary interiors 2. Pressure and temperature effects on the structure of solids and liquids 3. Pressure and temperature effects on the thermoelastic properties of solids and liquids 4. Phase transitions under high pressures and temperatures Implications for deep Earth interiors 5. Mineral properties and the lower mantle structures 6. Fate of deep subducted oceanic crust 7. Core formation 8. Core-mantle interactions