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地球の底から、惑星誕生の謎に迫る

DEMYSTIFYING PLANET BIRTHS FROM DEEP EARTH

地球の中心部の物質を研究しながら、共に研究をしている仲間が働きやすい環境を作 るのが五味斎特任助教の日常だ。所属先の東京工業大学・地球生命研究所 (ELSI) で地 球科学者として行う研究活動と、ラボマネージャーの役目について、お話しを伺った。

Q: 地球科学とはどんな学問ですか ? そ の中で、先生はどんな研究を行ってい ますか ?

地球科学というのは、文字通り「地球」を 研究対象にする学問ですが、実際には地 球以外の惑星や恒星である太陽、衛星で ある月なども研究対象に入ります。私の 所属する地球生命研究所では、「地球と 生命の起源に迫る」という大きなテーマ を掲げて研究を行っているため、その研 究対象は生物にも及んでいます。

広大な専門領域の中で私が着手してい るのは、地球や地球に似ている水星や火 星、金星などの太陽系の惑星と、太陽系 外のスーパーアースと呼ばれる地球型惑 星の深部の物質の研究です。惑星の深 部は、非常に高い圧力と高い温度の状態 にあり、例えば地球の中心部分は約 360 万気圧・ 6000℃ に達していると考えられ ています。こうした過酷な条件では、物質

の密度、音波の伝わる速さ、電気や熱の 伝わりやすさなど、いわゆる物理的性質 が我々の住んでいる地球表層のものと大 きく変わります。

高温高圧状態での物理的性質を知るた めに、実験室で高圧実験を行って実際に その状態を再現したり、計算機内で数値 的に再現する数値シミュレーションなど を行っています。

私たちの研究は、マントルと呼ばれる地 球核の外側層の物質の対流がどのように 起こっているのか、地球の磁場がどのよう に作られているのか、などを明らかにする ための基礎知識となります。最終的には「 地球がどのようにしてできたのか ? 」「地 球という惑星がどの程度特別な存在な のか ? 」「似たような惑星はたくさんあるの か ? 」「生命はどのように誕生したのか ? 」な どといった問題を解き明かしていきます。

Q: こ れ ま で に 、ど ん な 発 見 が あ りまし たか ?

私は、地球の中心部にある金属核の熱伝 導度を求める研究をやってきました。熱 伝導度というのは、熱の伝わりやすさを 示します。重要な結論として、金属核の 熱伝導度は、私の研究以前の見積もりよ り 、は る か に 高 い で あ ろうこと が 分 か りま した。熱伝導度が思っていたよりも高いと いう事は、中心核が思っていたよりも速い ペースで冷えていたことを意味します。地 球ができたのは 46 億年前であることが 分かっているので、冷えているペースから 逆算していけば、地球ができたばかりの 中心核がどの程度の温度だったのか知る ことができます。

 高温・高圧条件にある物質の熱や電気の 伝わりやすさ、いわゆる輸送特性を精密 に求めることはとても難しいのですが、今後は熱伝導度以外の物理的性質を調べ ていきたいと考えています。

手のひらサイズにも関わらず、地球の中心部で発生する 365 万気圧を超え る高圧力を発生させることが可能なダイヤモンドアンビルセル装置。 ダイ ヤモンド製の堅い物質が内部に入っている。
Credit: Hitoshi Gomi

Q: 地球科学者になろうと思ったきっか けは何ですか ?

単純に高圧の地球科学の研究が面白か ったからです。世の中に興味深い研究対 象 と い う の は 色 々 あ ると 思 い ま す が 、高 圧の地球科学という分野は「まだ全然分 かっていないけれど、ちょっと頑張れば分 か り そう 」と 感 じる 研 究 テ ー マ が 、と に か く 沢山ある印象です。重要な研究テーマで あっても、手も足も出なければ楽しめませ ん。そういう意味で、高圧地球科学は私に とってちょうどよいバランスだと思ってい ます。

Q: ラボマネージャーとはどんな職種で すか ?

地球生命研究所では、大まかな分野ご とに研究室が Unit というグループに分 けられています。例えば、 Unit-A は天文 学、 Unit-B は生物学といった感じです。 複数の研究室をグループ分けすることで、 共同で利用する実験装置の管理などが 円 滑 に 進 め ら れ る よう に な っ て い ま す 。こ れらの各 Unit にラボマネージャーが配置 されており、実験装置などの管理を任さ れています。

私が担当している Unit-D は、高圧鉱物物 理学、アストロバイオロジー、古地磁気学 を専門領域とする 3 つの研究室から構成 されており、各研究室のオーバーラップ は比較的少なめです。

Unit-D の管理下で一番有名な実験装 置 は 、電 子 プ ロ ー ブ マ イク ロ ア ナ ライ ザ ー (EPMA) です。これは、いわゆる電子顕微鏡の一種で、 Unit-D の研究室に限らず、 地球生命研究所外の研究室の方にも広く 利用されています。こういった外部の研 究者の受け入れもラボマネージャーの 仕事の一環です。

それから、ラボマネージャーや実験室運 用に関わる研究者たちで組織されてい る Lab Manager Committee (LMC) で は、メーリングリストなどを通じて、研究 所全体での実験の方針を決めたりしま す 。例 え ば 、コ ロ ナ 禍 に お い て 、研 究 者 や学生の感染リスクと、研究遂行のバラ ンスをどのようにとるかなどについて議 論します。

パソコンを 20 台並列接続した PC クラスタで数値シミュレーションを行い、高 温高圧状態にある物質の性質を調べる。
Credit: Hitoshi Gomi

Q: ラボマネージャーになって新たに 身についたスキルはありますか ?

ラボの実験装置を管理する上で、すべ ての実験装置を深く理解して、すべての 問題を一人で解決できる、というのが理 想なのかもしれません。ですが、複数の 研究室にまたがる Unit でそれは現実的 ではありません。それぞれの実験装置に は、その装置を深く理解しているユーザ ーがいるものです。なにか問題が起きた とき、そういった上級ユーザーの人たち と、問題解決のために上手にコミュニケ ー シ ョン を と れ る 、と い う の が 重 要 な ス キ ルだと思います。

ラボのマネージメントを行うという立場 上、私個人の裁量が大きいのは、良い 点でもあり、難しい点でもあると思いま す。この点の良さを活かせるように、自分 の実力向上をすることが目下の目標です。

Q: 最も達成感を感じる時と、これまで の最大の教訓を教えてください

やはり一番楽しいのは、自身の研究活動 です。論文が受理された時、研究室内の セミナーや学会で発表を面白いと言って もらえた時など達成感を感じる場面は色 々あります。滅多にないのですが、自分の 新 し い ア イ デ ア が 、こ れ ま で よく分 か っ て いなかった問題点・矛盾点をピッタリ説 明できることに気づいたときは、最高です。

研究活動やラボマネージャーとしての活 動ともに反省点は幾つもありますが、未 だに何もかも手探りでやっている状況な ので、これが私の最大の教訓ですと言え るようになりたいです。

Q: 地球科学者を目指す・ラボマネージ ャーになる研究者にアドバイスをお願 いします

地球科学の研究も、ラボのマネージメント もどちらもやりがいがある仕事です。いつ か一緒に働ける日を楽しみにしています。

Credit: Hitoshi Gomi