地球物理学：地球の核の条件下での鉄の電気抵抗率の実験的決定

地球は、対流している融体の外核内で、自己維持的なダイナモ活動によって連続的に双極子磁場を生成している。外核の主要成分は金属鉄であり、その電気伝導率と熱伝導率が地球の核の力学的進化と熱的進化を支配している。しかし、広範な研究がなされているにもかかわらず、地球の核の温度圧力条件下における鉄の輸送特性はいまだ議論の的となっている。金属では電流と熱流の両方に対して自由電子が主要な運搬を担うため、高温高圧下における鉄内の電子散乱機構が、惑星核の輸送特性を解明する鍵となる。今回我々は、レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルにおいて、地球の核の高温（最高4500 K）と高圧（メガバール）における鉄の電気抵抗率（電気伝導率の逆数）を計測した。鉄の電気抵抗率の測定値は、電子–フォノン散乱のみを考慮したブロッホ–グリューナイゼン則を用いて高圧低温データから外挿した値よりも低いものであった。これは、鉄の電気抵抗率は高温における抵抗飽和効果によって強く抑制されることを示している。鉄の電気抵抗率が低いことは、地球の核の熱伝導率が高いことを示しており、核が急速に冷却して内核の年代が７億年よりも若いことを示唆している。従って、約13億年前に磁場強度が突然増加したことを示す古地磁気学的証拠があるが、この増加は内核の誕生とは関連がない可能性がある。

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