2007年11月29日木曜日

3_61 こんにゃく石:変わった石4

 今回は、変わった石シリーズの第4弾として、こんにゃく石をお送りします。石には、硬くないものもあるのです。


 「石頭(いしあたま)」というと、ものわかりの悪く、融通がきかない人のことをいいます。変えようがなく、性格が石のように硬いことをいうわけです。ですから、石とは硬いものの象徴でもあります。
 ところが、柔らかい石があるのです。その日本名は、こんにゃく石と呼ばれています。非常の印象的な名前ですし、一度でも見るとその不思議さですぐに覚えてしまう石です。こんにゃく石は、名前の通り柔らかい石です。さずがに、本家のこんにゃくほどはぐにゃぐにゃはしませんが、それでも石とは思えない柔らかさをもっています。石の充実した博物館には、よく展示されている標本です。
 こんにゃく石は、正式名称はイタコルマイト(itacolumite)と呼ばれています。石のこのような柔らかい性質を、撓曲(とうきょく)性と呼びます。イタコルマイトは、ブラジルのミナス・ゲライス(Minas Gerais)州のイタコルミ(Itacolumi)山という地名に由来しています。もちろん、そこにはイタコルマイトがあります。
 イタコルマイトは、もともと石英がたくさん集まってできた堆積岩で、石英岩という石です。顕微鏡でみると石英の粒の間が隙間だらけになっています。本来なら粒の間も鉱物で埋められているはずなのですが、それが風化や変成作用で融けてなくなってしまっています。そのため、砂粒の間に狭いですが隙間が空いて、粒が動くことができます。一粒の動きはほんの少しですが、石のサイズになると、結構な動きとなります。これが曲がる原因です。
 イタコルマイトの産地として、インドとブラジル、アメリカのアパラチア山脈のものが有名です。インドは石英質砂岩で、ブラジルとアパラチアのものは、変成作用を受けた石英岩(雲母石英片岩)となっています。
 イタコルマイトは、以前はもっと注目されていたことがあります。その理由は、イタコルマイトとダイヤモンドが関係があると考えられていました。イギリスの世界でも有数の百科事典であるブリタニカの1911年の記述には、イタコルマイトを通り抜けてできる石英の脈の中に、ダイヤモンドができる可能性があると書かれています。しかし、当時の記述でも但し書きがあって、ダイヤモンドはイタコルマイトの中ではなく、イタコルマイトが砕けて流れた堆積物の中で見つかると記述されています。
 まだ、結晶の形成される条件もわかっていない時代のことですから、このような推定はいたしかたのないことなのでしょう。今の科学で考えると、イタコルマイトが石英岩としてたまっているとき、上流の別の場所にキンバーライトなとで地下深くから持ち上げられたダイヤモンドがあり、それが堆積物として流れて溜まったものではないかと考えられます。石英岩とは、大陸でできる岩石ですから、そこにはキンバーライトもあったかもしれません。
 こんにゃく石を見てきてわかるのですが、科学は進歩するものですが、不思議さはそのまま残り、今も驚きを与えます。

・訂正・
前回のメールマガジンに
「アポロ計画で、月に関する非常に多くの情報を、
人類は得ることができました。
それから早15年近くたちました。」
と書きましたが、35年の間違いです。
申し訳ありませんでした。
メールマガジンは修正できませんので、
ホームページを修正しておきました。
この間違いは、Fujさんからの指摘でした。
そして、今回のエッセイは、そのお礼を兼ねて、
変わった石シリーズにしました。
楽しんでいただけたら幸いです。

・冬到来・
北海道は、ここしらばく雪が続いています。
そして冷え込みも続いています。
ある程度の量も降り、根雪とはいきませんが、
草原や畑は、真冬のように白い状態です。
交通量の多い道路はすぐに融けてしまいますが、
まだ除雪が入る時期ではないので、
早朝では残った雪が氷って、歩きにくい時もあります。
今年の冬は積雪と寒さで一気に到来したようです。

2007年11月22日木曜日

5_67 かぐやが見たもの:日本の月探査

 2007年11月7日付けで、日本の月周回衛星の「かぐや」がとったハイビジョン撮影が成功して公開されました。今回は月へ向かったかぐやの話題です。

 宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、2007年9月14日に種子島宇宙センターから「かぐや」は打ち上げました。かぐやは、日本としては初めての本格的な月探査となります。この月探査計画は「SELENE(セレーネ:SELenological and ENgineering Explorer)」と呼ばれています。SELENEには、「月の科学観測と基盤技術の検証を行う探査機」という意味を込められているそうです。
 アメリカ合衆国のアポロ計画の有人月面探査は、1969年7月16日のアポロ11号が月の静かの海に着陸したときから幕を開け、1972年12月7日のアポロ17号が晴れの海から離陸で終わりました。アポロ計画最後のミッションには、ハリソン・シュミットが初めて地質学者として月面を調査をして、アポロ計画が幕を閉じました。私も同じ地質学者として、地質学者も月を調査できる時代が来たことを、よかったと思えます。アポロ計画は、人類史上の輝かしい記録として、またアポロ宇宙飛行士の月面での光景は多くの人の記憶に残りました。
 アポロ計画で、月に関する非常に多くの情報を、人類は得ることができました。それから早35年近くたちました。しかし、未だに月の起源や進化について、まだわからないことが多々あります。
 今回のかぐやの目的は、月の起源と進化を解明することです。そのために、月の表面の元素組成、鉱物組成、地形、表面付近の地下構造、磁気異常、重力場の観測を全域にわたって行います。これらの情報から月の起源に迫ろうというものです。他にも、SELENEという名前のとおり、基盤技術として将来の月の利用のためのさまざまな観測が行なわれます。
 私が興味のある観測では、月面の元素分析をする装置(蛍光X線分光計)と、鉱物分布を詳細に調べるマルチバンドイメージャとスぺクトルプロファイラ、そして地形や表層構造を調べる地形カメラによるものです。
 蛍光X線分光計やスぺクトルプロファイラはまだ動いていませんが、マルチバンドイメージャ(20mの空間分解能)と地形カメラ(10m)は、もう動作が確認され、最初の画像が公開されています。従来はクレメンタインという探査機による100mの解像度でした。これからはその10倍の解像度となります。地形カメラは、カメラ2台でステレオ撮影しますので、地球並み解像度を持つ月面の立体画像を手にすることができるはずです。
 かぐやは、目的の違う2つの子衛星「おきな」と「おうな」を持っています。2つの子衛星はすでに分離に成功しています。
 そして10月31日にはハイビジョン撮影がなされました。また2007年11月7日には、「地球の出」や「地球の入り」が撮影されました。その様子は、NHKで特別番組が組まれて、その鮮明な画像が紹介されました。ハイビジョンは高解像度の動画ですが、CCDの有効画素数が1920×1080ピクセルで200万画素の解像度を持ちます。ですから、静止画として充分見るに耐えるものとなっています。まるで玉手箱のように、つぎつぎと新しい成果がでてきます。いよいよ初期運用完了後、10ヶ月間の観測がはじまります。さてさて、新しい技術に基づいた観測で、月の起源に決着を見るでしょうか。楽しみです。
 20世紀の惑星探査は、アメリカや旧ソビエトが中心でした。しかし、21世紀になって、日本も各種の月探査機を飛ばし、実際データを取れるようになりました。日本の宇宙探査技術は、「はやぶさ」による小惑星「はやかわ」の試料を持って帰るという技術など、目覚しいものがあります。今後も、空から目が放せませんね。

・メッセージ・
以前、この月探査機の名前の募集がありました。
私の応募しようと思いましたが、
いい名称を思いつかず断念しました。
なんと名前の募集には、11596件の応募があり、
1701名がかぐやで応募したようです。
応募者の中から種子島宇宙センターでの
SELENEの打上げへ招待というのがあって、魅力を感じました。
また、「かぐや」にとりつけるプレートへの
メッセージも募集されました。
多くの人のメッセージと名前を刻んだ
プレートがかぐやには取り付けられています。
その数なんと41万人分です。
メッセージは世界中から集められました。
多分このメッセージはだれも見れないものでしょう。
しかし、このようなことに精力を使ってくれる科学者がいるのが
なんとなくうれしい気がすのは私だけでしょうか。

・冬・
北海道は今週になって冷え込んでいます。
まるで、真冬のように積雪があり吹雪にもなりました。
根雪にはまだ早いので、すぐに溶けるでしょうが、
一気に冬になってしまいました。
北海道の秋は、本当に短く、あっという間でした。

2007年11月15日木曜日

1_63 日本のダイヤモンド(2007.11.15)

 今年9月上旬、テレビや新聞で日本からのダイヤモンドが発見されてというニュースが流れました。その報道が一段落したので、今回のエッセイを書きました。

 今年の9月、札幌で行われた日本地質学会の第114回学術大会で、日本ではじめてダイヤモンドが発見されたという発表が水上知行氏らによって行われました。それは大きなニュースとして報道されました。
 ダイヤモンドは、キンバーライトあるいはキンバーライトから由来した堆積物としてたまったものが大部分です。しかし、サイズが小さく、量も少ないですが、隕石の中や、隕石が衝突した場所(超高温高圧になるから)、超高温高圧の条件の変成岩からもダイヤモンドは発見されています。
 キンバーライトは火山岩ですが、日本によくある火山とはまったく違った性質のものです。キンバーライトは古い大陸地殻があるところでしか見つかりません。もちろん日本からは見つかっていません。
 ですから、日本であるとすれば超高温高圧変成岩の可能性ですが、それが短時間で上昇するのはなかなか難しそうです。地質学的な常識として、日本の火山からは、ダイヤモンドが見つかるはずはないと考えられていました。
 ところが、日本の火山岩からダイヤモンドが見つかったというニュースが流れたのです。
 発見されたのは、四国のある場所(場所は産地保護のために公開されていません)から産出する火山岩(正確な岩石名称は公開しません)があります。その火山岩中にあった捕獲岩から見つかりました。捕獲岩とは、マグマが上昇してきた時、途中にあった岩石を取り込んだもので、今回の火山岩にはマントルにあった岩石が捕獲されてきたものです。
 その捕獲石は、マントルを構成しているもので、輝石を含んでいます。捕獲岩の輝石の中に、小さな泡(流体包有物といいます)がありました。その泡のうち、二酸化炭素からできているものの中に1ミクロンメートルほどの小さなダイヤモンドの粒が発見されました。
 非常に小さいものですが、ダイヤモンドがあったということ自体に意味があります。今回見つかったタイヤモンドは、小さいだけでなく、非常に複雑な経歴と産状となっています。マントルにあった岩石の結晶の流体包有物の中です。それは、古い大陸地殻下からもたらされる通常のダイヤモンドのでき方とは明らかに違ったものであろうと考えられます。しかし、火山岩の中にそのようなダイヤモンドがあり、日本列島のような地質学的環境でも見つかるということが重要です。
 あまりに小さく、特殊な条件なので、多くの研究者はタイヤモンドがあるなどという視点でみていなかった場所です。今後、ダイヤモンドがあるかもしれないということを頭においておけば、もしかするともっといろいろなところから見つかるかもしれませんね。

・情報公開・
今回のダイヤモンドの発見を通じて、
情報公開の難しさを感じました。
発表者や日本地質学会のプレス情報では、
産地の保護を考えて、明確な場所は示されていません。
しかし、インターネットを検索すると、
研究者仲間しか知らない情報が、
公的あるいは私的に公開されています。
インターネットで情報を公開している人は、当事者でないから、
情報公開に関して無頓着にいられるのでしょう。
当事者がいくら黙っていても、情報は漏れていくという例でしょう。
もちろん、原則的に科学の成果は市民に即座に還元されるべきです。
しかし、そのような最新情報を悪用する人もいます。
マニアや興味本位の研究者には、新鉱物が見つかると、
その産地に行って対象の岩石を採集する人もいます。
その結果、本当に研究したい人が採りいく頃には
肝心の試料が取れない状態になっていることがあります。
あわてて保護しても、もう手遅れも場合もあります。
地質学者はそのような例をいくつも見聞きしているはずです。
今回のダイヤモンドについても、私もいつどこまで公開するか迷いました。
すぐに書こうかと思いましたが、しばらく間を置いた方がいいと思いました。
そして、思案の結果が、上記の文章となりました。

・冷え込み・
朝夕の冷え込む日があります。
もちろん暖かい日もあります。
わが町にはまだ雪は降っていませんが、
山並みは何度か白くなりました。
いつ里に初雪があってもおかしくありません。
近所では雪を予想して冬タイヤに換えている光景もよく見かけます。
今年の夏は暑かったのですが、
冬は暖かいのでしょうか、それもと寒いのでしょうか。
原油価格が上がっていますので、
北海道の冬は、懐が寒くなりそうです。

2007年11月8日木曜日

1_62 最古のダイヤモンド(2007.11.08)

 前回、キンバーライトというダイヤモンドを含むことのある石の話をしました。今回は、キンバーライトの中のダイヤモンドではなく、変わったところから見つかったダイヤモンドの話です。

 ダイヤモンドの多くは、キンバーライトあるいはキンバーライトから由来した堆積物としてたまったものです。しかし、実はそれ以外にもダイヤモンドはできることが確認されています。
 例えば、隕石の中や、隕石が衝突した場所(超高温高圧になるから)、超高温高圧の条件の変成岩からもダイヤモンドは発見されています。残念ながらそのサイズは、顕微鏡レベルのもので、宝石用とはなるような大きなものはありません。しかし、小さなダイヤモンドでも、科学で果たす役割は大きいものがあります。
 さて、2007年8月23日号のネイチャーという科学雑誌に、ドイツのメンネケンらが、地球でもっとも古いダイヤモンドが見つかったという報告をしました。発見場所は、地球最古の鉱物がみつかっている西オーストラリアのジャックヒルということろです。
 ジャックヒルの堆積岩は20億年前くらいに溜まったものですが、その中にジルコンという鉱物が含まれていました。1トンの堆積岩のなかに1グラムのほどしかジルコンはありません。でも、ジルコンは非常に丈夫な鉱物で、一度できたらなかなか変化することなく残っています。ジャックヒルのジルコンが地球最古の時代を示しています。ジルコンの時代は、44億0400万年前が最古ですが、それより新しいものも含んでいます。
 ジルコンの中には、いろいろな鉱物が含まれています。挙げるとアパタイト、石英、ゼノタイム、モノズ石、ルチル、黒雲母、角閃石、カリ長石、斜長石です。メンネケンらが1000個のジルコンを調べたところ、1000個の内45個からダイヤモンドを含むものが見つかりました。そしてダイヤモンドには、石墨が伴っていました。石墨は、ダイヤモンドが変わったものと考えています。
 ジルコンに取り込まれた鉱物とは、ジルコンかできた時に存在していなければなりません。ジルコンはマグマの中で結晶として形成されます。取り込まれた鉱物は、少なくともジルコンと同じ時代か、それより古い時代のものとなります。
 ダイヤモンドを含むジルコンの年代は、42億5200万から30億5800万年前のいろいろな年代のものから見つかっています。その中に、3つの古いダイヤモンドが見つかっていて、ジルコンの年代は42億5200万年前、41億3200万年前、40億9600万年前です。今まで見つかっている地球のダイヤモンドでは、33億年前のものですが、それより古いものとなっています。ダイヤモンドはこれと同じか、それより古い時代にできたものだということになります。
 メンネケンらは、ダイヤモンドの年代に広がりがあることから、ダイヤモンドが形成される条件が何度かあったか、あるいはある時できたダイヤモンドが循環していたか、ということを意味していると考えました。そして、地球初期が特異な条件でなければ、42億5000万年前にはすでにダイヤモンドをつくれるような環境があったということになります。その条件とは、比較的厚い大陸リソスフェアができていて、地殻とマントルの相互作用が起こっていたというものです。
 さてさて、本当のところはどうでしょうか。まだまだ検討の余地がありそうです。

・時間の制約・
メンネケンらの発見は、重要な意味を持ちます。
それは地球の冷えるスピードを大きく変えてしまうからです。
最古の岩石は40億年前で、表面がマグマが固まる温度、
つまり地殻ができたことを意味します。
最古の堆積岩は、38億年前に水があったことを意味しています。
今までなら、地球の誕生が45億年前ですから、
地殻ができるまで5億年の猶予があったのですが、
今回の発見は、地球の地殻ができるのに
2億5000万年しかないということです。
今までの半分の時間で、一気に冷めたことになります。
地球の形成時は、ある見積もりのよりますと
6000度にもなっていたと考えられます。
それが、2億5000万年間で、
表層に水ができる温度まで下がるということです。
短い時間の間に多くのことが起こったとして考えなければなりません。

・難題・
もう一つ不思議なことがあります。
ジルコンは、普通、花崗岩のマグマから結晶します。
花崗岩のマグマは、浅いところで低温で形成されます。
そして水があればできやすくなります。
ところがダイヤモンドは、
少なくとも地下100kmより深くなければできません。
ダイヤモンドが花崗岩のマグマ、それもジルコンに中にできるには、
複雑なプロセスが必要になります。
浅いところまで何らかの作用で
ダイヤモンドをいったん持ってこなければなりません。
そして、ジルコンの中に取り込まれなければなりません。
今回の発見は、地球の歴史に、
なかなか難しい問題を提起したのです。

2007年11月1日木曜日

3_60 キンバーライト:変わった石3

 「変わった石」のシリーズに少し間があきました。久しぶりになりますが、日本では見られない変わった石を紹介しましょう。それは、キンバーライトと呼ばれる岩石です。


 キンバーライトと呼ばれる石は、日本からは見つかりません。日本だけでなく世界的に見ても、キンバーライトは珍しい石ですが、非常に重要な岩石です。キンバーライトとして有名なのは、南アフリカ共和国北ケープ州の州都にあたるキンバリーというところのに産するものです。岩石の名前の由来ともなっているところです。
 キンバリーのキンバーライトとは、いったいどんな岩石なのでしょうか。キンバーライトは、マグマが地表に噴出して固まった岩石です。ですから、火山岩の一種です。
 岩石の特徴として、揮発成分やカリウムをたくさん含むこと、分類では超塩基性岩になること、カンラン石が多い雲母(金雲母と呼ばれるもの)を主要な結晶として、輝石やザクロ石なども含んでいることです。雲母カンラン岩と呼ばれることもあります。一般に蛇紋石化していることが多いようです。
 上のような特徴は、日本でよく見られる火山岩にはないものですが、もっと大きな違いがあります。それは、時代、産地、成因、そして特別な鉱物を取り込んでいる点です。
 キンバーライトが形成された時代は、先カンブリア紀(5億4200万年前)以前の古いものばかりです。日本の火山岩は、古いものは少なく、新しい時代ものがほとんどです。また、キンバーライトが見つかるのは、大陸だけです。ですから、大陸の形成や大陸深部の条件が、キンバーライトの起源に大きなかかわりがあることになります。
 キンバーライトの成因として、マグマが非常に深いところ(150~250km)から、すごいスピード(一説には時速30~60kmといわれている)で上昇してきました。
 なぜそのようなことがわかるのでしょうか。キンバーライトには、ダイヤモンドを含むことがあるのが、重要なヒントになります。
 ダイヤモンドは炭素(C)からできています。地球に深部で炭素が集まると、150kmより深い条件では、炭素はダイヤモンドの結晶になります。しかし、浅くなると、ダイヤモンドは石墨(グラファイト)に変わってしまいます。
 キンバーライトは、タイヤモンドが石墨に変わる前に地表まで上がってこなければなりません。いったん上がってきたダイヤモンドは、準安定な結晶して石墨に変わることはありません。そのためには、スピードが必要です。
 ダイヤモンドは、ゆっくりと温度や圧力が下がってくると、石墨になってしまいます。つまりキンバーライトは、マグマとして、ものすごいスピードで上がってきたことになります。
 すべてのキンバーライトにダイヤモンドが含まれているわけではありません。ダイヤモンドはキンバーライトだけからしか見つからないわけではありません。しかし、キンバーライトといえばタイヤモンドと連想する地質学者も多いはずです。
 地質学者はキンバーライトからダイヤモンドの起源や由来の思いをはせ、女性はダイヤモンドの輝きに思いをはせるのでしょうか。

・タイヤモンド・
タイヤモンドは、インドでは紀元前から採掘されていました。
かつては、インドが世界で唯一のダイヤモンド産地でしたが、
今では多くの地域で採掘されています。
アフリカで1867年にダイヤモンドがキンバリーから発見されました。
ボーア人の農民の子供が遊んでいる石に目を留めて、
鑑定したところ、それがダイヤモンド原石だと判明しました。
発見と共に、周辺はダイヤモンドラッシュとなりました。
世界各地から、一攫千金を夢見て採掘者や投機家が殺到し町ができました。
それがキンバリーです。
1915年には露天掘りでの採掘は終わりましたが、
あとには、直径約500m、深さ400mの世界最大の穴
ビッグ・ホール(大穴)が残りました。
今では観光地となっています。
ビック・ホールは一攫千金という夢の跡なのです。

・冬を迎える季節・
この数日ほどは、暖かい日が続いています。
しかし、朝夕はストーブとたくことが多くなりました。
北海道は、ここ一週間ほどで
木々が一気に葉を落としました。
いつ里に雪が来てもおかしくなり季節となりました。
10月の大学祭や学芸会の行事も終わりました。
11月は穏やかな日々が流れるときです。
北海道では、11月は冬を迎える季節でもあります。