2005年2月24日木曜日

4_54 種子島2:宇宙への入り口

 種子島では、地質を見ることの他にも、種子島宇宙センターを見学することが大きな目的でもありました。そこで感じたことを紹介しましょう。

 鹿児島県は、日本で宇宙に一番近いところです。それは、大隈半島の内之浦町と種子島の南種子町には、ロケット発射基地があるからです。2つあるわけは、もともとは旧文部省と旧科学技術庁が別の組織であったときに、別々にロケット開発が行われていたためです。それが、行政改革によって文部科学省としてひとつの組織体となり、2つのロケット発射基地が今ものこっているわけです。内之浦町は「鹿児島宇宙空間観測所」、南種子町は「種子島宇宙センター」と呼ばれています。
 でも、日本に2つしかないロケット発射基地が、なぜ両方とも鹿児島県にあるのでしょうか。不思議な気がします。
 その理由は、静止衛星を打ち上げるときは、赤道上空にロケットを打ち上げます。その時には、赤道に近いほうが燃料が少なくてすむからです。なにも燃料ぐらいケチらなくてもいいのではないかと思われますが、ロケットの重量のうち大部分を燃料が占めます。軽いほうが打ち上げるのは楽ですから、燃料をいかに少なくするのかも重要な問題となります。
 また、ロケットの速度を増すのに、地球の自転のスピードも利用しています。地球は西から東に向かって自転しているために、打ち上げる方向は東向きが一番効率的になります。自転のスピードが一番大きいのは赤道なので、日本ではできるだけ南の方がいいことになります。
 赤道に向かって、自転の力を使うためには、南東方向に打ち上げることになりますので、事故があったときには、何もない海が東側や南側に開けている必要があります。さらに、多くの施設や安全確保のために、広大な無人の敷地が必要です。このようなさまざな条件を満たすことが、ロケット打ち上げ基地として重要な条件となります。
 ロケット基地の選定当時、沖縄がまだアメリカ合衆国から返還されていない時期のことだったので、鹿児島県が、宇宙に一番近い地となったのです。
 私にとって科学は生業として生活の糧を稼ぐすべである以上に、大好きなものであります。ただ好きだけではなく、科学という行為をどうすべきかということについても、考えています。したがって、人類が行っている科学的行為、あるいは科学や技術の使い方などに対して、特に大きく目立つものについては、さまざまな意見や感情を持っています。
 たとえば、もともとは別組織だとはいえ、2つの重複すような目的の施設の維持が本当に必要なのか。巨大科学は注目を引きますが、本当にそれを優先すべき理由を国民が理解しているか。あるいは国民を納得させる努力を最大限におこなっているのか。税金を大量につぎ込んだ科学を、国民に変わる形で還元しているのか。巨大な同一組織において、科学者の倫理感は統一できているのか。などなど、いろいろ考えるべきことはありそうに思えます。
 しかし、科学技術の粋ともいう種子島宇宙センターを巡っていると、なぜだかはわかりませんが、いろいろな感情は吹き飛ばされ、子供のようにすごいという驚きの気持ちだけになって眺めています。以前、内之浦のロケット発射場、NASAのフロリダのケネディ基地、大きな海洋調査船、小さいですが精緻で堅牢な深海探査艇などを見たことがあります。そんなときにも、私のいろいろな感情を、一時的ですが、吹き飛ばすほどの、深い感銘を与えました。それぞれに対して、いろいろ批判すること、修正すべきことはあるのでしょうが、ただただ見とれているだけでした。
 理由は定かではないのですが、人類の英知の集積の結晶、象徴として、巨大なもの、精緻なものを目の当たりにしているからではないでしょうか。つまり、大きさや精緻さなどを経て「もの」がもつにいたった「迫力」のようなものではないでしょうか。あるいはその「もの」の背景に隠されている人類の英知の迫力が、私を黙らせるのではないでしょうか。これは、もしかすると、「長い時」という背景をもつ屋久杉の迫力に共通する何かがあるのかもしれません。
 さらに、ロケットとは、地球を飛び出すために人類がもっている唯一の手段です。そこに、ロマンも感じているのではないでしょうか。そんなことを種子島の宇宙への入り口で感じました。

・人類共通の思い・
1月にいった屋久島と種子島の旅を、
4回にわたって紹介してきました。
屋久島では、大地と自然が織り成す、
不思議で長い時間をかけた営みを見てきました。
種子島では、地質の違いが地形を大きく変えること、
そして巨大な施設の迫力や宇宙へのロマンを感じました。
同じような思いは、
一緒に行った小さい子供たちも感じたようです。
ですから、ここで述べたような感情は、
もしかしたら、人類共通に持つ思いなのかもしれません。
屋久島の自然。種子島の人工。
どちらもそれなりの思い出を得られました。
また、機会があったら、再訪してみたいものです。

・北海道の春・
私は、朝6時ころに自宅を出て、
夕方5時ころに研究室をでます。
私が通勤で歩いている時間帯は、
今ころがちょうど日の出と日の入りの時間帯と重なります。
ですから、昼の長さをよく感じることとができます。
季節は、着実に春に向かっています。
ところが、日が伸びていっても、
北海道では、来る日も来る日も、雪が降っています。
道路には、雪の高い山ができて、見通しが悪く危険です。
次男がインフルエンザにかかり、
長男の学年が風邪のために学級閉鎖になっています。
まだまだ、北海道の春は先でしょうかね。

2005年2月17日木曜日

4_53 種子島1:海洋底の岩石

 屋久島に行った後、1月8日から11日まで種子島にいきました。実質、2日半見て回ることができました。北部は見ることができませんでしたが、中部から南部を見て回ることができました。種子島の様子を紹介しましょう。

 種子島は屋久島とは近いところにあるのに、だいぶ趣が違っています。屋久島は丸い円錐形をしているのに対して、種子島は細長く南北に伸びた(幅5~12km、長さ72km)のっぺりとした平たい島(最高標高282m)です。
 屋久島は花崗岩の周辺に堆積岩が少ししかないのに対して、種子島はほとんど堆積岩からできています。しかし、両島の堆積岩には、四万十層群に属するものですから、似たような性質の岩石からできています。ただし、屋久島では熊毛層群(古第三紀中期)だけでしたが、種子島では、熊毛層群だけではく、もっと新しい茎永層群(新第三紀中新世)、増田層(鮮新世)、長谷層(以下すべて第四紀)、竹之川層、形之山層やローム層が分布しています。新第三紀終わりから第四紀前半にかけて、海進・海退が繰り返され、段丘地形が形成されています。
 四万十層群の中でも私が面白く思ったのは、枕状溶岩が種子島の西海岸と、屋久島の東海岸に見られることです。枕状溶岩とは、玄武岩のマグマが水中で噴出すると、マグマの表面が急に固まってできたものです。そのようにして固まった溶岩の形が、まるで枕のような形をしているので、枕状溶岩と呼んでいます。急に固まった岩石の中には、マグマがまだ固まらずにあります。マグマが後ろから押されていくと、やがて固まった岩石の殻を押し破って噴出します。それは水中なので、同じようにマグマは固まっていきます。水中での玄武岩のマグマこのような繰り返しをしながら、水中噴火をします。結果として、多くの枕が積み重なったような形状の溶岩となります。
 こんな枕状溶岩が、屋久島と種子島の堆積岩の中にあるのです。それも、枕状溶岩が大きな塊として堆積岩の中に紛れ込むようにしてあります。これは考えると不思議なことが起きていることがわかります。堆積岩とは陸から運ばれた土砂が海底にたまったものです。一方、枕状溶岩は海底の火山でできたものです。海底での火山とは中央海嶺や海山など、陸から遠くのマグマの活動でできたものです。それが、陸近くの堆積岩の中に紛れ込んでいるのです。
 起源の違ったものが、混在しているのは、不思議です。日本列島を構成する基本的な地質構造が、そこにあるのです。
 四万十層群は、陸と海溝の間の大陸棚でできたものです。海溝とは、海洋プレートが沈み込む場所です。沈み込み帯では、海洋プレートに押されて陸から来た堆積物が列島側に押し付けられています。さらに、海溝に沈みこめなっかた海の岩石の破片も、陸側に付け加わることがあります。このようにしてできた堆積物を付加体とよんでいます。
 付加体の中には、海底での地すべりや断層などによって、陸側の地層に海側の岩石が潜り込んだり、押し込まれることがあります。それが、今回見た枕状溶岩の正体だったのです。断層が形成されるときには地震が発生します。ですから、日本列島のように沈み込み帯は地震が多いのです。
 南の島で、古い時代にさらに遠くの海から運ばれてきた石を見ました。そこに、地球の営みの雄大さを見つけました。

・これも種子島・
種子島は、のっぺりとした島でした。
南の島ですから暖かいと思ったのですが、
強い季節風と寒波の影響で
非常に寒い思いしました。
とまった旅館のおばさんも
「もっと暖かいと思ったでしょう」
と同情されていました。
でも、冬ですから、仕方のないことです。
これも、種子島なのです。

・砂鉄・
種子島は堆積岩でできているせいでしょうか、
浜辺ごとに砂の様子が違っています。
砂鉄が波の作用で濃集しているようなところがいくつもありました。
鉄浜(かねはま)海岸という地名があり、
そこでは古くから砂鉄をとっていたため、
このような名前がついているようです。
もちろん今では砂鉄をとるようなことはなくっています。
ですから、たくさんの砂鉄が濃集しています。
鉄浜海岸で、私は砂鉄を採取しました。

2005年2月10日木曜日

1_40 古生代2:化石の産地(2005年2月10日)

 古生代の前は、地球の環境は過酷でしたが、穏やかな環境になった直後に生物の爆発的進化が起こりました。「カンブリアの大爆発」と呼ばれているものです。今回は、カンブリアの大爆発の証拠となる化石の産地を紹介していきましょう。

 古生代は、カンブリア紀からはじまりますが、その直前から生物の進化の痕跡が見つかっています。化石がたくさん出るような産地はそれほど多くはなく、限られています。私が訪れたのは、オーストラリアのエディアカラ、中国雲南省の澄江(ちぇんじゃん)、カナダのロッキー山脈ヨーホー国立公園フィールド山のバージェスの3ヶ所の化石産地です。この3ヶ所は、地質学では有名な地域となっています。
 エディアカラは、オーストラリア南部アデレードの北、フリンダース山脈の西にある小さな丘の名前です。その斜面の露頭から、殻を持たない大量の動物化石が、1947年にレッグ・スプリッグによって発見されました。その発見場所にちなんで、これらの化石をエディアカラ化石動物群と呼んでいます。
 このころは、先カンブリア紀に生物がいたとは誰も考えていなかったので、これらの化石はカンブリア紀初期ものだとみなされていました。しかし、1959年には先カンブリア紀のものであることがわかってきました。
 エディアカラ周辺の地層は、アデレード累層群と呼ばれ、原生代後期からカンブリア紀にかけて形成され、12kmの厚さがあります。エディアカラ化石動物群は、アデレード累層群のウィルペーナ層群(約6億年前~5億2000万年前)の最上部のローンスリークォーツァイトという黄色い石英砂岩からでてきます。
 エディアカラ動物群には、クラゲなどの仲間(刺胞動物門)が多く(67%)、次いでゴカイなどの仲間(環形動物門、25%)、エビ・カニなどの仲間(節足動物門、5%)の化石が見つかっています。
 1999年10月に、私はこのエディアカラの地層を見に訪れました。エディアカラの丘は、保護区になって化石の採取は禁止されています。同じ地層が国立公園のトレイル沿いで観察することができます。パンフレットも看板もあるのでわかりやすくなっています。もちろん国立公園内ですから試料の採取は禁止です。でも、石の中に化石があるところを観察できました。
 バージェス化石動物群は、5億4000万年前(カンブリア紀前期)から5億年前(カンブリア紀中期)の地層で、北半球の北米大陸からグリーンランド、スペイン、ヒマラヤ、中国、オーストラリアへといたる地域で見つかります。これは、当時あった、巨大なローレンシア大陸の縁にあたります。
 バージェス化石動物群の中でも古いのは、中国雲南省の澄江(ちぇんじゃん)化石動物群です(バージェス地域のものより1500万年ほど古い)。
 澄江は、昆明の南50kmのところにあります。1912年には化石が発見されていて、1990年代までにカンブリア紀中期の化石がたくさん発見されました。100種類ほどの保存のいい動物化石がみつかっています。羅列すると、海綿動物(10属)、小有殻動物(2属)、刺胞動物(1属)、クラゲ様動物(5属)、エラヒキムシ(3属)、腕足動物(28属)、箒虫動物(1属)、環形動物(2属)、腕足動物(2属)、脊索動物(3属)、原索動物(1属)などととなります。
 澄江には2000年10月に出かけました。ここも採掘禁止になっていましたが、すぐ近くにある南京大学の研究所でいくつか標本をいただきました。また、博物館ですばらしい化石を見ることができました。
 カナダのバージェス化石動物群は、1909年8月31日にウォルコットが発見、その後も調査を続け、7万3000個以上の標本を採集しました。その後、ハーバード大学のレーモンド、カナダの地質調査所、ロイヤルオンタリオ博物館などが調査して、周辺から15個以上の産地と、8万5000個以上の標本が採集されました。
 バージェス化石動物群には、約120の属、12の動物群が報告されていますが、その大部分は一種一属で、多くは現在はない種類です。化石のうち6割は、節足動物の仲間ですが、現在の節足動物とは違う原始節足動物です。
 バージェス動物群の中で、もっとも有名なのがアノマノカリスではないでしょうか。アノマノカリスは、さまざまな部分がばらばらになって見つかっていたため、いくつもの生物として分類されていました。現在では、アノマノカリスという最大では体長2mに達する強大な肉食のひとつの動物であったことが判明しました。2001年7月に訪れたバージェスでは、アノマノカリスの腕の化石を見ることができました。バージェスは世界遺産にも登録されていて、もちろん採掘禁止です。

・雪祭り・
北海道札幌では雪祭りはじまりました。
私の住む町でも、今週末には、スノーフェスティバルが開催されます。
スノーフェスティバルも日本語で言えば、雪祭りです。
札幌の雪祭りほどではありませんが、
2日間にわたって、にぎやかに行われます。
町の人に呼びかけてアイスキャンドルやスノーキャンドルをつくり、
夜に家の前をローソクの明かりで飾ります。
アイスキャンドルとは、夕方から朝にかけてバケツの水を凍らせて
氷の器を作り、その器を風除けにして、中でろうそくを灯します。
スノーキャンドルは、雪玉を積み上げて、
ろうそくの覆いをくみ上げるものです。
昨年、我が家ではアイスキャンドルだけでしたが、
今年はスノーキャンドルにも挑戦しようと思っています。

・私立大学・
今週の初めに、わが大学の一般入試が終了しました。
いずれの大学でも同じだと思いますが、
受験者数の減少が問題になっています。
国公立の大学と違って、
私立大学は経営が成り立たなければなりません。
そのためには、一定の学生の確保が必要です。
その対策としていろいろなことが考えられていますが、
やはり、大学の教員にとって、教育が最重要課題です。
そしてその教育を裏付けるために研究も必要です。
教育を効果的にするために、職員の協力も必要です。
施設の維持、更新も必要です。
大学のすべての人の努力が必要で、
その努力の成果を社会にアピールできるかどうかが
この過酷な時代を生きていけるかどうかの分かれ目となるのでしょう。
そして失敗したら、絶滅への道を歩むことになるのかもしれません。

2005年2月3日木曜日

1_39 古生代1:カンブリアの大爆発(2005年2月3日)

 古生代の地球の様子について紹介します。古生代のはじまりは、なんといっても、生命の大繁栄が特徴です。そんな生命の大繁栄について見ていきましょう。

 原生代の次は、顕生代と呼ばれる時代です。顕生代は、古生代(5億4200万年前~2億5100万年前:2億9100万年間)、中生代(2億5100万年前~6550万年前:1億8550万年間)、新生代(6550万年前~現在:6550万年間)の3つに区分されています。
 顕生代の特徴は、字があらわしているとおり、生物が顕れて、繁栄してきた時代で、私たちがいちばん詳しく知っている時代でもあります。化石の記録からすると、原生代までは、海の中で細々と暮らしていた生物が、顕生代から爆発的に繁栄してきたように見えます。
 なぜ、そのように爆発的に生物が繁栄しだしたのでしょうか。それは、以前にも紹介した原生代末の環境変化が原因だと考えられています。その環境変化とは、海水のマントルへの逆流と全球凍結(スノーボールアース)でした。
 海水のマントルへの逆流とは、地球冷却に伴って7.5億年前からはじまったもので、大量の海水がマントルに水を含む鉱物(含水鉱物)として入りはじめたために起こった現象です。海水面は200mほど低下した結果、大陸が広がり、大量の堆積岩が形成されました。
 もうひとつの全球凍結(スノーボールアース)とは、7億5000万年前~5億8000万年前に起こった事件で、強烈な寒冷化(平均気温-50℃、海がすべて凍った)と、その後の激しい温暖期(平均気温50℃)という、激しい環境変化を引き起こしたと考えられるものです。
 このような厳しい環境によって、生物の多くが絶滅したと考えられます。しかし、その苛酷な環境を生き延びた生物が、次の時代には、爆発的に繁栄ました。
 原生代末のベンド紀(今では使われてない時代区分)からカンブリア紀(V-C境界と呼んでいます)にかけて起こった、生物の進化を「カンブリアの大爆発」と呼んでいます。
 原生代に、どうのような生物が、どれくらい生きていたかは、化石が少なくその実態はよくわかっていません。しかし、「カンブリア紀の大爆発」によって、新しいタイプの生物が多数生まれことは、化石の産出する場所は少ないのですが、証拠があるのでわかっています。そこには今でにはない多数の生物がふくまれていました。まるで、ありとあらゆる生物のタイプを試行錯誤でつくったかのような多種多様な生物が生まれました。その中には、現在生きている動物の分類群に相当するものの大部分が、含まれていました。
 その分類群で重要なものとしては、殻と脊椎を持つ動物の出現です。
 今の生物で、貝などの殻は、炭酸カルシウムが多いのですが、炭酸カルシウムの殻だけでなく、リン酸カルシウムや硫化鉄の殻を持つものまで誕生しました。最初は小さな殻しか持っていませんが、カンブリア紀の直前から最初期にかけて大繁栄しました。このような小さな殻を持つ化石を小有殻動物化石(Small Shell FossilをSSFと略しています)と呼んでいます。そのころの殻は、身の守るためのものより、自分自身に必要な成分を蓄えておくような役割をしていたと考えられています。
 脊椎を持つ動物は、脊椎動物につながる原索動物が見つかっています。中国の澄江(チャンジャン)ではカタイミルスと呼ばれものが代表的ですが、他にも原索動物の化石としてユンナンゾーン(腸鰓類と考えられている)やミロクンミギア、ハイコウイクティス(無顎類の仲間)、ハイコウエラ(有頭脊索動物)など、いろいろなものが見つかっています。また、澄江より1000~1500万年新しいカナダのバージェスでは、ピカイアと呼ばれている化石が有名です。

・V-C境界・
定期的に続けている地質時代シリーズです。
このシリーズも古生代に入りました。
まずは、古生代のはじまりの話でした。
私は、今回紹介した原生代と顕生代のV-C境界に興味を持っています。
それは、化石を調べるためはなく、
時代境界とは何を意味するのかを考えたいからです。
次回紹介する予定の典型的を場所をいくつか巡りました。
そして、いろいろ考えてきたことは、
このエッセイで何度も紹介してきました。
昨年、この時代境界が大幅に見直されました。
まだ、正確に時代名称も決まっていない時代もあります。
時代境界もかつては5億7000万年前でしたが、
現在は上で書いたように5億4200万年前です。
つまり、今までカンブリア紀初期にされていた時代が
原生代エディアカラ期という古い時代に入れられたのです。
もちろんそれなりの理由があるのですが、
以前のデータを見るときには、注意が必要になります。
私も現在、これに悩まされています。

・冬、真っ盛り・
いよいよ2月です。
日が少しずつ長くなってきましたが、
寒さはまだまだこれからです。
北海道では先日の土曜日なんと雨が降りました。
北海道の人は冬には傘を持たないので、
家内が夜に出かけていたのですが、結構濡れたようです。
その後、寒い日が続いていますので、
道路がアイスバーンの状態で大変滑りやすく、歩くのが怖いほどです。
私は、靴に取り付けす滑り止めの金具(アイゼン)を
取り付けているので、大丈夫ですが、
若者たちも転びそうになっています。
しかし、彼らは、なかなか転びませんね。
逆に滑って遊んでいる人たちもいるくらいです。
私たち中年や年配の人が、注意しなければなりませんね。
風邪がはやっているようです。
まだまだ寒さは続きそうですので、
体には注意してください。