Existence of ferroelectric ice on planets; A Neutron diffraction study

天体に強誘電体の氷が存在; 中性子回折研究

深澤 裕; 星川 晃範*; Chakoumakos, B. C.*; Fernandez-Baca, J. A.*

Fukazawa, Hiroshi; Hoshikawa, Akinori*; Chakoumakos, B. C.*; Fernandez-Baca, J. A.*

氷には14種類以上の結晶構造が存在し、複数の準安定状態,アモルファル状態が存在する。氷の多様な状態は、水素結合系の物性研究の対象として興味深いことに加えて、最近では、天体観測や惑星探査による氷天体の惑星科学からも注目されている。現在、150K以下で生じるさまざまな構造相転移について、オークリッジ国立研究所の研究用原子炉の中性子ビームを用いて研究している。本講演では、これまでの取り組みで得られた成果を発表するとともに、今後の研究展開の概要について報告する。

We measured time-resolved neutron powder diffraction of ices doped with very small amounts of some catalysts using the wide-angle neutron diffractometer (WAND) at the High Flax Isotope Reactor (HFIR) in Oak Ridge, Tennessee. We succeeded in making ferroelectric ice, which prepared at high pressures (0.2 and 0.4 GPa), in a 60 to 75 K temperature range over tens hours. Neutron diffraction experiments confirmed the existence of a large ferroelectric structure in the sample. Therefore, thick surface (about 500 Km) of ferroelectric ice may exist on cold icy bodies, such as, Pluto and Kuiper Belt Objects (KBO). It suggests that about 70% of Pluto body is ferroelectric ice. Future telescope or planetary probe will be able to detect the huge ferroelectric-ice mass. In this symposium we report recent results at the HFIR and our future plan using higher intensity neutron beam.