O u t r e a c h アウトリーチ報告

東京工業大学
地球生命研究所2016年1月10日 日本科学未来館で一般講演会「起源への問い」を開催（東京大学Kavli IPMUと合同開催）
お台場の日本科学未来館で、ELSIとKavli IPMUの合同一般講演会を開催しました。本講演会
は、WPI拠点が合同で主催する一般向けイベントで、ELSIの廣瀬敬所長の提案により開催が決定しました。イベントはまずKavli IPMUの村山斉機構長とUTCPの梶谷真司センター長、ELSIの廣瀬所長の３人がそれぞれのテーマで講演し、その後、3人は「起源を問うとはどういうことか」という哲学的なテーマについて語り合いました。
講演の詳細はELSI公式ウェブサイトのイベントレポートからもご覧いただけます。

起源を解明するということは、われわれが宇宙の中でどれだけ特殊か、あるいは普遍性があるのかを知る唯一の手段であると語った廣瀬所長

10月17日日本惑星科学会一般向けアウトリーチイベント「プラフェス 2015 in ELSI」

10月22日

大田区立清水窪小学校がELSIを訪問

10月28日

長野県立白馬高等学校で出張授業

11月3日

第3回 ELSIトークライブ「生物進化の起源にせまる！」

11月26日

長野県立大町高等学校で出張授業

12月4日

宮城県立仙台第三高等学校がELSIを訪問

12月26日

第5回 WPI合同シンポジウム「実感するサイエンス」

E LS I 通信
Interview

世界の一歩先を実現する
サテライトのネットワーク

2015年 10月10日・11日 工大祭（大学祭）で研究所紹介

2016年 1月12日

22 016 . 3. 07
vol.

入舩徹男

愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター
センター長サテライト機関は、地球生命研究所（以下ELSI）と連携して地球と生命の起源と進化を探る外部機関です。その１つである愛媛大学の地球深部ダイナミクス研究センターの入舩徹男センター長に、サテライトの研究とその可能性について聞きました。
講師を囲むティータイムにて、来場者からの質問に答える廣瀬所長

第4回 ELSI国際シンポジウム一般向け講演会「宇宙に生命を探して - Does water define a planet's habitability? -」I n f o r m a t i o n インフォメーション
研究所訪問や出張授業のご希望はpr@elsi.jpにご連絡ください。
特に夏休みは人気があるため、お早目にお申し込みください。

学年に合わせた内容で研究の魅力にふれることができます。

H i g h l i g h t 研究ハイライト

互いに補い合うELSIとサテライト
私たち地球深部ダイナミクス研究センター（以下GRC）は、2001年に愛媛大学で地球深部や高圧力を研究していた人を集め、立ち上が必要です。一方、私たちの高圧実験は大型の装置を使います。最大圧力は100万気圧に届かない程度。ELSIの得意とする手法の数分の一程度ですが大きな試料を扱えるため、いろんなものを作り出し、精度の高いデータを集めることができます。

りました。地球科学の研究というと野外調査や観測が多いのですが、また、ELSIの手法でも届かない高圧高温の世界には数値シミュGRCは実験と数値シミュレーションを柱としているのが特徴です。現

レーションを使います。
「第一原理計算」といって、量子力学の基本的在は教員・研究員・スタッフが約30人、学生が約40人。計70人ほどでな原理から仮定を置かずに理論だけでさまざまな性質を明らかにすすが、ここ15年間でかなり成果を出してきたと思います。2008～2013

る計算手法です。物理や化学ではよく使われますが、地球科学に応年は、国際的な研究拠点となるべく文科省のグローバルCOEプログラ用している研究は少なく、国内ではGRCのグループが一番進んでいムに採択され、また2014年からは同省から共同利用・共同研究拠点にると思います。最近は実験結果と大差ない予想ができるようになって認定されるなど、国内外の人材交流と連携にも力を入れています。

きました。

超高圧実験はELSIも得意としますが、私たちの手法は少し違いまこのように得意分野で互いを補い合うような形で、GRCの研究者す。ELSIの実験は、数百万気圧の超高圧を実現しますが、扱える試約10名がELSIのサテライトメンバーとして研究しています。ディス

料は数十ミクロンくらいで、髪の毛の太さより小さいサイズです。地カッションや実験の相互協力、人材の交流もとても活発です。松山に球深部で物質に何が起きるのかを定性的に探るのには適していますは日本最古の温泉と言われている道後温泉があるので、気分転換にが、精密な実験や、弾性や電気特性の測定にはある程度のサイズがも貢献しているかもしれませんね（笑）
愛媛大学

10月 ◉ロシアの巨大隕石クレーターより天然版ナノ多結晶ダイヤモンドを発見

プリンストン高等研究所

ハーバード大学◉上部マントルの流動メカニズムを実験的に解明◉氷の体積同位体効果の本質を解明―統一的な理論構築と実験による実証に成功―◉マントル深部における新しい含水鉱物H相の理論計算◉地球初期の大気環境復元に手がかり―二酸化硫黄の紫外吸収スペクトルを全同位体で決定―

EL SI

11月 ◉葉緑体が植物の成長を制御する新たな仕組みを発見―細胞内共生した細菌の宿主細胞制御戦略―

ELSIのサテライト機関として現在、愛媛大学の「GRC」のほか、プリンストン高等研究所の「学際研究プログラム」、ハーバード大学の「生命起源イニシアチブ」の３機関が連携している。またそのほかに多数の機関と意見交換や人材交流を積極的に行い、地球と生命の起源と進化解明における世界の中心拠点と機能することを目指している。

◉地球の液体外核の炭素量に制約―超高圧高温下で液体鉄炭素合金の音波速度を測定―
1月◉藤井友香研究員が「第32回井上研究奨励賞」を受賞

発行◉東京工業大学 地球生命研究所（ELSI：Earth-Life Science Institute）〒152-8550 東京都目黒区大岡山2-12-1-IE-1
TEL：03-5734-3414 FAX：03-5734-3416 E-mail：info@elsi.jp

Webサイトもチェック！
ELSIの 公 式 ウ ェ ブ サ イト で 人 気 の コ ー ナ ー「Researcher's Eye」では、研究者たちがどのような視点で研究に取り組んでいるのかを紹介しています。

ELSI Researcher's Eye

検索

GRCの入舩センター長（左）とELSIの廣瀬所長（右）。
1954年生まれ。京都大学理学部卒業、理学博士。放射光を使った実験や、大型の超高圧装置を使った実験で地球深部における物質の性質やふるまいを研究している。愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター教授・センター長。専門分野は高圧地球科学。2015年紫綬褒章受章。

Interview
多彩なアプローチで地球と生命の起源に迫るELSIのサテライトとして取り組んでいる研究をいくつか紹介します。まず「弾性波」という地震波など地球内部を伝わる波の速度を実験室で測定することで、マントル深部の化学組成を探っています。特に下部マントルは、地球の体積の半分以上を占める物質です。その化学組成をきちんと求めることは地球全体がどのような物質でできているかを知ることに繋がります。

気圧を狙った実験技術の開発も進んでいます。
また、成果が期待される未開拓の分野として、隕石を超高圧下でのやりとり、圧力への依存性はどうか。そういったことを調べ、地球の起源と進化を制約し、シナリオを絞り込めるデータが出せるのではないかと期待しています。

ELSIと共に日本を牽引する存在にInterview

スしたものが中心でした。ELSIとの協力は、地球形成から現在までのす。昨年は新たな成果もありました。水を含む鉱物はこれまで、深さ「起源と進化」をキーワードに研究するきっかけになりました。

1000ｋｍ程度までしか存在できないと考えられてきたのですが、さら今年度、科学研究費のうちで最も大型の「新学術領域研究」に深い環境でも分解しない、新しい含水鉱物の合成に成功し「H相」で、GRCグループの土屋教授が領域代表を務める核とマントルという名前をつけました。水を含んだH相はマントルと核の境界近くの相互作用と起源・進化に関する研究課題が、地球科学分野でまで水を運んで沈み込みます。水は岩石の融ける温度を引き下げる唯一採択されました。その中心メンバーにはGRCとELSIの人がため、沈み込んだ先でマグマを発生させる可能性があります。地球内大勢いますが、全国から多くの研究者も参加しています。私た部での水の存在量と循環を知ることは、地球の起源の特定や内部のちとELSIの研究は、自分たちだけで閉じるものではなく、日本状態を知る上でとても大切です。のこの分野の研究者全体を組織して盛り上げていく、そういった役割も今後果たしていけるのではないかと思っています。

を数値シミュレーションで見積もる研究があります。これは地球の冷え方などに関係し、地球の進化のシナリオを考える上でも重要です。
私自身は、マントルの鉱物の結晶構造が高圧下でどう変化するかを調べています。ELSIでマントル全域の単純な鉱物は調べています
から、私たちは大型装置の特徴を活かしたもっと複雑な成分の現実的な鉱物の変化をメインにやっています。また最近は超高圧を利用した新しい物質を作ることにも力を入れています。2003年に発表したナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）は、通常のダイヤモンドよりも硬く、材料科学や物性科学の分野からも注目されています。現在、ヒメ
ダイヤを使った新しい超高圧実験が世界中で行われており、1000万これまでの地球内部モデルの理解を改める新しい統合的なモデル作成に挑戦

愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター教授

GRCのこれまでの研究は、どちらかというと現在の地球にフォーカたちはその水がどの深さまで存在し、どう循環するのかを調べていま

ほかに、実験による測定が難しい超高圧下での熱伝導などの物性Interview
I n t e r土屋卓久
view

融かして調べる研究があります。地球は隕石が集まってできたと考えられていますので、隕石に高圧高温をかけ、融けるときの温度や元素地球内部の水の挙動というテーマもあります。生命の起源とも密接に関係する水は地球深部では鉱物の中に取り込まれていますが、私1972年生まれ。大阪大学理学部物理学科卒業、理学博士。理論とスーパーコンピューターを活用したシミュレーションにより地球惑星深部の構造、熱化学状態及びダイナミクスの解明を行う。愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター教授。

GRCの実験グループと数値シミュレーショングループの共同研究により発見された、下部マントルの新しい含水高圧鉱物「H相」の単結晶（左）とその結晶構造（右）。
これらの成果はNature geoscience誌やScientific Reports誌などに発表され、国際的に注目を集めている。
GRCの 世 界 最 大 の 超 高 圧 合 成 装 置
BOTCHAN-6000。6000トンの力を加えることができ、大容量の試料に最高25万気圧で約3000℃の高圧高温環境を実現できる。その名は、新物質合成を目指そうという英文の略称であるほか、夏目漱
石『坊っちゃん』の舞台が愛媛大学のある松山であることにも由来する。

通常のダイヤモンドよりも硬い「ヒメダイヤ」。GRCが 世界に先駆けて超高圧下で合成に成功した、ナノサイズのダイヤモンド結晶が集まった多結晶体で、企業から製品化されるとともに超高圧実験など様々な応用が開始されている。

今できる最先端のモデル作成を

地球深部物
質 の シミュレーションでは、量子力学などの物理学の基礎原理に基づいて物質の性質を高精度で再現する。

私たち愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターは、ELSIと協力して、惑星、特に地球の内部を研究しています。地球内部は直接観測できないため、研究にもいろんな方法があります。高圧実験で地球内部の環境を再現するアプローチの他、地球の磁場や地震を観測したり、岩石を化学分析したり、あるいは地球の長い歴史をコンピューターの中で再現したり。私たちの研究センターの特徴は、さまざまな手法の研究者たちが全国から集まっていることです。

ターを使って理論的なシミュレーションから地球内部の物質の挙動を現在、地球内部については概観的にわかっていますが、細かい部調べる研究をしています。ここ数年取り組んでいるのが、マントルや核分では、立場によって互いに相容れない解釈が存在しています。例えについて。そもそも上部マントルと下部マントルは同じ物質なのか。もば、地球内部の中心には「核」があり、そのまわりを覆う「マントル」とし上部マントルと下部マントルが別々に運動していたら、両者はおそいう岩石があります。このマントルの運動について、地震学などの観らく違う物質になっているはずです。逆に一緒に対流していたらその点からは「マントル全体が大きく循環している」と考えられています。

差は小さくなります。このどちらなのか、ようやく最近、化学組成も全一方、ハワイの火山で得られる岩石を分析すると、地球の浅い部分の部組み込み、理論的に地震の性質も再現できるプログラムをつくって環境では説明できない、何十億年も前の状態を残したものが見つかり複雑な状況を再現し、精度の高い結果が出せるようになってきました。

ます。撹拌されては古い状態を保持できませんから、「マントルは上その解析によれば、どうも上部マントルと下部マントルは同じ物質らし部と下部の２層で別々に循環している」という考えもあります。

いのです。だから一緒に大きな対流をしていながら、大昔のものを保細かく見ると同様の課題が多くあるため、ここで研究者たちが結集持できる側面もあることになります。まだ辻褄は合いませんが、そこにして議論を重ね、新しく矛盾のない「統合的な地球モデル」を作ろう

どんなメカニズムがあるのか、今後明らかにしたいと思っています。というわけです。

進歩し続けている地球内部の研究

多様な活躍ができる学問
地学は扱う対象が地球や惑星というだけで、その手法は問わない

こういった研究の背景には、現代のさまざまな技術的進歩がありま学問です。物理的、化学的な手法、地質学的な手法、あるいは化石なす。核とマントルの境界、核の中心といった環境を実験的に作り出す

ど古生物的な手法もあります。他分野で専門的なことを勉強して応用のは難しいことですが、最近はそれができるようになってきました。非することもできます。ニュートリノもずっと地球科学に縁がなかったの

常に高精度な化学分析の技術、地震計のデータ処理も進歩しました。に、ここ10年で新しい期待が寄せられています。地球科学はいろんなニュートリノを使った新しい実験で、これまでに無かった地球内部の専門技術や自分の得意分野を磨いていると、活躍できる状況が出てく

熱量に関する情報が今後手に入る可能性もあります。10年前にはでる、そういう面白さがあります。今の高校生にはぜひ、受験科目に限らきなかった研究が今ならできる、みんなで協力してやればブレイクスずいろいろなことに興味を持ってもらえるといいなと思います。

ルーが生み出せるのではないかという状況になりました。
私自身は、その中で実験でも観測でもなく、スーパーコンピューもちろん最初から地球科学が勉強したい、研究したいという人もそれでいいわけです。最近の学生では、結晶や宝石に興味があって、それが地球内部でできることから興味を持つ人もいるし、東日本大震災のような大きな地震がなぜ起こるのかといった関心を入り口にする

GRCの入舩徹男センター長をELSI主任研究者として招き、GRCか人もいて、いろんなパターンがあります。地球科学はとても多面的で、ら約10名がサテライトメンバーとして参加している。GRCはグローバ

多様性が大きい学問。ぜひ多くの方に関心を持っていただきたいと思

ルCOE拠点として国際的な連携を進めてきた実績があり、現在も９います。

つの研究所と学術交流協定を締結。また、世界の30を超える研究グGRCにおけるELSIのサテライト研究員。

ループと共同研究を進めている。世界トップレベル研究拠点プログラム（WPI）としてELSIが国際的な研究拠点を目指す上でも、非常に強力なパートナーといえる。
サテライトの活動によって、近年のGRC内では地球の進化に焦点を当てた研究が増えたほか、ELSIからも4月よりGRCのヒメダイヤの応用に取り組む研究者がいるなど、互いの連携はいっそう緊密なものになってきている。

現在の地球内部のモデルは、研究者の立場により２つの解釈が成立している。地震学や高圧地球科学の研究では、地球内部のマントルは大きな循環をしていると考えられ、マントル内の物質は比較的均質に混ざった状態になっている。しかし、岩石の分析などからはマントルは浅部と深部で明らかに異なっており、深部には全体の循環から独立している領域があると考えられている。