下部マントル主要鉱物がFe-FeO buffer下で酸窒化物化する可能性と"missing" nitrogenへの考察

抄録

窒素は地球大気の78 vol%を占め、生命の必須元素である。しかしながら、依然として地球内部における窒素の挙動については未解明な部分が多い。本研究では、下部マントル主要鉱物の１つであるferropericlaseの窒素溶解度と鉄固溶量の関係を決定するため、28 GPa、1400 °C-1600 °Cの条件で高温高圧実験を行った。一連のNanoSIMSによる分析から、ferropericlaseの窒素溶解度は鉄の固溶量に応じて指数関数的に上昇することが分かった。先行研究ではferropericlaseの窒素溶解度は最大で17 ppmであったが (Rustioni et al., 2024)、本研究では、ferropericlase (Mg# = 0.72)の窒素溶解度が1.0 × 104 ppmに及んだ。このことは、ULVZといった下部マントルの鉄に富んだ領域 (e.g., Tanaka et al., 2020)だけでなく、下部マントル全体が最有力の窒素の貯蔵庫になることが強く提案される。