サイエンスニュースまとめ☆ななめ読み

宇宙には「ダイヤモンドの惑星」がたくさんある…最新の研究で明らかに

　「ダイヤモンド惑星」には、ダイヤモンドがあふれるほど存在するかもしれない。

　そのような惑星の存在を検証するために、炭素が豊富な惑星に存在すると考えられている炭化ケイ素を、超高圧・超高温の環境下に置く実験が行われた。

　その結果、水を含ませた炭化ケイ素はダイヤモンドと二酸化ケイ素に変わることがわかり、ダイヤモンド惑星が存在する可能性が示された。

　ダイヤモンド惑星は、実際に発見することは難しいかもしれないが、宇宙には数多く存在する可能性があると研究者は考えている。

　地球上でダイヤモンドが貴重なものとみなされるのは、その存在が非常に希少だということも理由の一つだ。
　この惑星のダイヤモンド含有率は0.001%しかないのだから。
　だが、他の惑星では、ダイヤモンドが普通の岩石と同様にありふれた存在かもしれない。

（以下略、続きはソースでご確認下さい）

BUSINESS INSIDER JAPAN　9/28(月) 20:00
https://news.yahoo.co.jp/articles/17e26bdea8500618b54db2b282be4f49f9dab4ad

「ダイヤモンドは地球規模で考えればまったく珍しいものではなく、比較的ありふれた鉱物だ」と研究者が語るほど、大量のダイヤモンドが地球内部に眠っていることが、マサチューセッツ工科大学(MIT)やハーバード大学などの共同研究によってわかりました。

Sound waves reveal diamond cache deep in Earth’s interior | MIT News
http://news.mit.edu/2018/sound-waves-reveal-diamond-cache-deep-earths-interior-0716

天然では最も硬い物質であることで知られているダイヤモンドは、炭素が地球内部の高温高圧な条件で結晶化したもので、地殻中の採掘可能な深さにまで浮上してくることで入手できるようになります。このようなルートを辿るためダイヤモンドの産出量は1年に20～30トンほどと少なく、その希少性と透明度の高さから、非常に高価な宝石となっています。

ダイヤモンドが産出される場所は限られていて、北アメリカ・東ヨーロッパ・アフリカなど、「クラトン」あるいは「安定陸塊」と呼ばれる地殻部分上です。クラトンは、地球の表面を覆う地殻の中でも古くても5億年は安定している部分で、マントルにまで食い込んでいるため地殻変動の影響をほとんど受けません。

研究チームが、地殻を伝わる地震波の速度を研究していたところ、クラトン深部の「根」と呼ばれる部分で地震波の伝わる速度が速くなることがわかりました。なぜ地震波が速くなるのか、地震波の速度からクラトンの根の成分を解析したところ、根の部分はダイヤモンド・マントル由来のかんらん岩・エクロジャイトで構成されていることが明らかになりました。研究チームによると、ダイヤモンドの体積比はクラトンの根の最大2％で、その総量はおよそ1000兆トンになるとのことです。ただし、クラトンの根は深さおよそ100～200キロメートルもあり、今の技術ではその深さまで採掘を進めることは不可能だとのこと。

MITの地球・大気・惑星科学の研究者であるウルリッヒ・フォール氏は「ダイヤモンドは地球規模で考えればまったく珍しいものではなく、比較的ありふれた鉱物だということがわかりました。地中深くに眠るダイヤモンドを入手することは現代の技術では不可能ですが、それでもこれまでに考えていたものよりもずっと多くのダイヤモンドが地中に存在しているのです」と語っています。

https://gigazine.net/news/20180718-diamond-in-the-earth/

　地球に届いた月の隕石（いんせき）に、水がなければ生成しない鉱物「モガナイト」が含まれていることを東北大などの研究チームが初めて突き止めた。水分豊富な別の隕石によって月に運ばれた水は、現在、ウサギの姿に見えるくぼ地の下に氷の形で大量に埋まっている可能性があるという。２日付の米科学誌で発表した。月の水は、人工衛星による観測で、北極と南極の表面に存在することは知られていたが、それ以外の場所にもあるかどうかは謎だった。
　低温で過酷な環境の極地に対し、人類が降り立ったことのある比較的活動しやすい場所なら、地下から水を採取できる可能性は高まる。将来、居住する際の飲料水や水素燃料の原料として期待される。

　東北大の鹿山雅裕助教（惑星科学）らは、ウサギに見える月の「プロセラルム盆地」から宇宙空間を漂った後、約１万７千年前にアフリカ北西部の砂漠に落下した隕石を詳細に分析してモガナイトを見つけた。

　モガナイトができるには高い圧力がかかった場所でアルカリ性の水の蒸発が必要だ。研究チームは（１）アルカリ性の水を含む隕石が月の盆地に衝突し、できたクレーターに隕石や月の岩石の破片が集まって、その隙間に水が蓄積（２）地表近くの水が太陽光で蒸発してモガナイトを作る一方、温度が低い地下の水は凍ってとどまった－とのメカニズムを示している。鹿山助教は「アポロ計画で採取された月の試料で水の痕跡がないか分析し、月探査の推進につなげたい」と話している。




http://www.sankei.com/smp/life/news/180503/lif1805030008-s1.html

東京理科大学の藤原理賀助教らの研究グループは、
カムチャッカ半島のトルバチク火山で発見された鉱物を実験・理論の両側面からその内部磁気状態を調べた。
この結果、同物質の低温磁気状態が、一次元的に強い量子もつれを持った「ホールデン状態」であることを発見した。

　スピン（電子の角運動量の自由度）の大きさが整数の場合の低温状態をホールデン状態と呼ぶ。
この状態では、スピン間に強い量子もつれ（状態の重ね合わせによって現れる、異なる量子間の相関効果）があり、
一次元鎖の両端に位置する2つのスピンに、2量子ビット（量子計算の情報単位）に相当する自由度が現れる。

　また、この状態を積極的に活用した量子コンピュータの開発が、基礎科学・工学応用の両側面から期待されている。
一方で、ホールデン状態の再現には、整数スピンが必要であり、これを実現する元素は非常に限られているため、
これまで積極的に応用への試みがなされていなかった。

　K2Cu3O(SO4)3（鉱物名：Fedotovite）は、カムチャッカ半島のトルバチク火山で発見された鉱物。
研究グループは、この物質を構造的特徴から「辺共有四面体量子スピンクラスタ鎖」と名付けて人工合成し、
内部磁性に関して室温付近から4K以下まで実験的理論的に検討。
その結果、各辺共有四面体クラスタ（銅イオン6個で形成）は
硫酸イオンにより一次元的な相互作用を持つためホールデン状態が実現することが判明。
さらに、辺共有四面体の数が偶数の場合のみ低温状態としてホールデン状態が出現する可能性があることが分かった。

　今回の知見を一般化して、ホールデン状態を人工的に再現する指針も示した。
今後、より柔軟な量子コンピュータの設計指針構築が期待される。

論文情報：
【Physical Review Letters】Cluster-Based Haldane State in an Edge-Shared Tetrahedral Spin-Cluster Chain: Fedotovite K2Cu3O(SO4)3
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.077201

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/19359/