5_10 亡骸から

　「5_9　今は亡きもの」続いて、ヨウ素の放射性核種からできたキセノンについてみていきます。ヨウ素を親として、キセノンは娘として生まれました。その親子がそろうと、地球誕生の秘密が見えてきます。前回の「5_9　今は亡きもの」とあわせて読んで下さい。

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　キセノン（Xe）は希ガスですので、固体にはほとんど入りません。ヨウ素（I）は、宇宙空間では固体として振舞います。つまり、ヨウ素は消滅する前であれば、固体になるはずです。つまり、その頃にできた固体物質（隕石）に取り込まれている可能があります。固体中でヨウ素からキセノンに変わっても、固体であるがためにキセノンを保持しくれます。もし、そのようなヨウ素が見つかれば、超新星爆発から固体物質形成までの期間が推定できます。
　さて、実際の測定です。問題は、過剰の129キセノンをどうして見つけるかです。地球大気における128Xe/132Xeの実測値から予想される129Xe/132Xeと、試料の129Xe/132Xeを比べればいいわけです。そして、試料の129Xe/132Xeが予想より多ければ、過剰の129キセノン、つまり消滅核種の129ヨウ素が固体中にあったということになります。過剰の129キセノンが、隕石から、1960年に見つかったことは前回紹介しました。
　その隕石中の過剰129キセノンの量と消滅核種の129ヨウ素の量から、隕石ごとの形成年代差を推定することができます。
　その方法は、実験と数学的トリックを使います。実際の分析では、誤差を減らすために、132キセノンと129キセノンの比、132キセノンと128キセノンの比として測定します。
　また、核種の比は、132キセノンと127Iを分母にするために、数式上、128Xe/127I比が必要となります。それは、127ヨウ素を原子炉で放射線（熱中性子）を照射して求めます。現在の129Xe/132Xeと128Xe/132Xeを試料の温度を段階的に上げながら、実測できます。以上のようにして、計算に必要な値ががすべて得られます。その結果、多くの隕石は、約2000万年の間に形成されたことがわかってきました。
　消滅核種の26Alの半減期71.6万年という非常に短いものが、ある隕石（アエンデとよばれる炭素質コンドライト）のある物質（一番初期に形成された固体で白色包有物と呼ばれるもの）から見つかりました。ですから、超新星爆発から固体物質の形成までは、約2000万年より、もっと短い期間であったと予想されます。
　隕石にはこの他にも、面白いことが一杯わかっています。そして、今後も、隕石からは面白いことが一杯発見されると思います。それは、別の機会に、お楽しみに。

5_9 今は亡きもの

　地球上には、今や存在しないものがあります。それは、原子のレベルにおいても起こっています。例えば、129ヨウ素と呼ばれるものです。今は亡きもの、129ヨウ素が見つかっています。その科学者の苦労を見ていきましょう。

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　まず、129ヨウ素（I)の探すために、基礎としていくつかのことを知っている必要があります。核種、放射性、半減期ということばがキーワードとなります。
　まず、核種についてです。原子は、原子番号が付けられています。それは、原子核の陽子の数と同じです。さらに、原子核には中性子があります。中性子と陽子の数を足したものを、質量数といいます。中性子の数は、一つの元素のなかでも、何種類かあります。そのような質量数の違うものを、同位体といい、原子の中で質量数の違うものを、核種といって区別します。
　核種には、できてから安定で存在する安定核種と、壊れると（崩壊（ほうかい）といいます）と別の核種になる放射性核種があります。その変わり方、つまり崩壊のスピード（半減期（はんげんき）もしくは崩壊定数で表します）と、どの核種に変わるかは、でたらめでなく、放射性核種ごとに決まっています。放射懐変する核種を親核種、できた核種を娘核種と呼びます。
　懐変後に、娘核種が、安定核種にならず放射性核種であれば、さらに他の核種に変わっています。そして、最終的には安定核種となります。例えば、129ヨウ素（I)が壊れれば、132キセノン（Xe）という安定核種になります。
　原子番号53のヨウ素には、安定核種として質量数127のヨウ素があります。質量数127のヨウ素をのぞけば、質量数117から133ヨウ素までのすべての質量数で放射性核種があります。崩壊のスピード半減期は、長いもので129ヨウ素の1570万年で、あとの放射性核種は、長くても数十日です。
　放射性核種のヨウ素は、超新星爆発のときにできます。放射性核種のヨウ素は、半減期が非常に短いので、ヨウ素の放射性核種は、現在、残っていません。その痕跡は、ヨウ素の娘核種であるテルビウム（Te）か、キセノンに残っているかもしれません。このような超新星爆発時の痕跡の核種を、消滅核種と呼んでいます。
　もし、消滅核種が発見できれば、超新星爆発から太陽や惑星形成の様子が探ることができます。
　質量数129ヨウ素の半減期は、1570万年です。それ以外の核種は、非常に半減期が短く、すべて別の核種に（太陽系や地球の時間軸で見れば）あっという間に変わってしまいます。ですから、消滅核種として見つけやすい、あるいは一番可能性があるのは、質量数129ヨウ素です。質量数129ヨウ素が壊れて形成される核種が、132キセノンという安定核種です。129ヨウ素が壊れて形成されてできた132キセノンが見つかるかどうかです。
　キセノンは、133キセノンだけが放射性核種で、あとはすべて安定核種です。問題の129ヨウ素から懐変してできた（過剰といいます）129キセノンが見つかれば、消滅核種を発見となります。
　過剰の129キセノンが、隕石（一番最初に見つかったのはリチャードソン隕石）から見つかったのです。消滅核種129ヨウ素の発見は1960年のことでした。消滅核種129Iが、1960年に発見された後、244Pu起源の過剰のXeも見つかりました。その後、測定が難しくて、次の消滅核種はしばらく見つからなかったのですが、1970年代後半になって、半減期71.6万年の26Alに由来する過剰の26Mgが、半減期650万年の107Pdに由来する過剰の107Agが、半減期370万年の53Mnに由来する過剰の53Crが、半減期150万年の60Feに由来する過剰の60Niが相次いで見つかりました。
　科学者は今は亡き原子を見つけ出したのです。その他にも消滅核種の候補はあるのですが、測定や試料からの元素の抽出が大変微妙なのでまだ、発見されていません。

3_10 石をつくるもの：鉱物

　地球は何からできているのでしょうか。その答は、地球の定義をどこまでにするかによって少し違います。でも、一番多いのは、体積でも質量でも、地球の固い部分です。そして地球の固い部分は、石と鉄からできてます。そして、石も鉄も、固体部分は、結晶というものが集まってできています。今回は、石をつくるもの、結晶についてお話します。

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　石の構成物とはなんでしょうか。つまり、石は何からできているかということです。石はすべて結晶からできいます。結晶にはさまざまなものがあります。天然の結晶は、鉱物と呼ばれます。石の種類によって、鉱物の種類や量が変化します。鉱物の種類や組み合わせの多様性が、石の多様性をもたらします。
　鉱物は、現在、4,000種類ぐらい発見されいます。鉱物は、天然に産するものでなければなりません。ですから、人工的に作られた結晶は、鉱物とはいえません。新しい鉱物は、国際的な鉱物の学会へ、決められたデータをそろえて提出して、初めて認定されます。
　現在も新しい鉱物は、発見されつづけています。しかし、最近ではもう大きな結晶はなかなか見つからなくなりました。それは地球のほとんどの地域の鉱物が調べられたからです。
　ところが、新しい分析装置が開発され、鉱物に使用されますと、新しい鉱物が一時期、たくさん報告されることがあります。それは、非常に小さくて、今まで調べることができなかった岩石から、その装置によって、新鉱物は見つけられるようになるからです。大きな結晶もまれにですが、見つかることもあります。それは、今まであまり調査されなかった、科学的に未開な地域に、探検的な調査がなされたときです。
　その他に大量に新鉱物が見つかるのは、宇宙に化学分析の手が伸びたときです。新しい種類の隕石が入手されたり、アポロ計画によって月から石が持ち帰られた時などに、多くの新鉱物が見つかりました。
　4,000種類の鉱物について、すべてを知ることは大変です。しかし、幸いなことに大部分の岩石は、9割以上は極ありふれた鉱物からできています。このようなありふれた鉱物を造岩（ぞうがん）鉱物とよびます。
　造岩鉱物の代表的なものは、カンラン石、輝石、角閃石、雲母、長石、石英などです。あとは少しの付随する鉱物となります。ですから、岩石学者も、鉱物の専門家でなければ、それほど大量の鉱物を見分けなくても、岩石の成因や起源について調べることができます。そう、私も鉱物をたくさん知らない岩石学者の一人です。

3_9 石の種類

　私たちの知識は、どうしても身近なものについて多くなります。地球の構成物で一番身近なものは、石です。石については、かなりのことがわかっています。当然、分からないこともたくさんあります。今回は、一番身近な石について、わかっていることを見ていきましょう。

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　石には、多くの種類があります。かつては、それぞれの石に早いものがちで、名前が付けられました。種類が少ないときはいいのですが、多くなってくると、混乱してきますし、同じものにも別の名前が付けられることがあります。それと、あまりにも経験的、恣意的です。
　名前は、体系的、系統的、論理的に付けられる必要があります。そうすれば最小限の名前ですみますし、覚えるのも楽です。その分類方法を学び、その方法を身に付ければ、どの石に対してもその方法を適応することができます。誰が、どこの石で、おこなっても、簡単に、同じ結果にたどり着けます。そして、同じ名前の石は皆が知っている同じ性質を持っていることになります。今日で言う、グローバルスタンダード（世界標準）です。
　石は、目的に応じて、色々な方法で分けることができます。中でも、でき方によって分ける方法が一般的です。
　石には、大きく分けて、3つのできかたがあります。ある石の原料かがどのように変化してできたものかを区分の基本としています。石の原料とはやはり石です。石が砕かれて集まり固まったもの、石が溶けて固まったもの、石が暖められたり（溶けずに）押されたりして固まったものの3種です。
　石が砕かれて集まり固まったものは、堆積岩（たいせきがん）といいます。堆積岩は、陸地の地殻が、海に溜まってできます。つまり、陸地にある原料の石が、雨や川などの作用で砕かれ、海に運ばれ、長い時間かけて固まったものです。堆積岩は、地球の一番表層でできる石です。
　石が溶けて固まったものは、火成岩（かせいがん）といいます。火成岩は、陸でも海でも、どこにでもあります。材料は、地球深部の石です。地球深部は、温度も圧力も高いですので、石が溶ける条件を持っています。地球深部で溶ける条件になったところで、石が溶け、マグマができます。マグマのできたところが、火成岩の故郷となります。火成岩は、地球深部でできて、地球表層でできる石です。
　石が暖められたり（溶けずに）押されたりして固まったものは、変成岩（へんせいがん）といいます。変成岩は、原料の石が溶けないけれども高い温度になったり、砕けないけど高い圧力にされたものです。ですから、成分の出入りがほとんどないまま、まったく別の結晶に変わってしまったものです。変成岩の素材となる石は、火成岩でも堆積岩でも、なんでもいいわけです。変成岩でもいいわけです。変成岩は、堆積岩より深いところ、火成岩より浅いところでできた石です。
　いろいろな石も、その素性をはっきりさせることによって、区分ができます。そのような素性がわかれば、より多くの石の種類を見分けることができます。さらなる区分も、客観的に普遍的におこなえば、みんながわかる分類となっていくはずです。詳細は、別の機会にしましょう。

1_9 星の死（2001年6月21日）

　毎夜あるいは毎年、同じ星座を見ることができるのは、星々が、恒（つね）に輝き続けてからです。では、恒星は、未来永劫に輝き続けるのでしょうか。答えは否です。恒星も、ある時に生まれ、ある時が経つと死んでいきます。今回は、星の死と、その死と密接に結びついている星の誕生を見ていきましょう。
　夜空を見上げて見える星々は、大部分恒星（こうせい）と呼ばれる自ら輝いている天体です。星々は毎夜、少しずつその位置を変えて、1年たつと同じ配置にもどります。これは、地球が太陽の回りを公転しているためです。地球の夜にあたる側が、太陽の回りに360度、つまり1回転した結果を見ているのです。
　毎年、同じ星座が見ることできるのは、人類が星を見てきた期間より、星の方が長い寿命を持っているからなのです。恒星の寿命は、大きさに依存しています。大きな星は明るく短命で、小さな星は暗く長寿です。私たちの太陽くらいの大きさの星は、約100億年くらいの寿命です。人類の歴史に比べて非常に長い寿命といえます。私たちの太陽は、現在、約46億歳です。あと、50億年ほどの寿命を残しています。人類の子孫は、多分、太陽の終わりを見ることはできないでしょう。
　夜空には、多数の星があります。もし、太陽サイズの星が100億個見えるとすると、確率的には、毎年1個の星が死んでいってもいいはずです。実際には遠くの星は見えませんから、そんなに多くの星の死は観察されていません。しかし、古くから、私たちは、星の死を見てきたのです。中国では、ある日突然明るくなったり、今まで見えなかったところに見え出した星を、客星（きゃくせい）と呼んで記録してきました。明るい客星は、昼間でも見えたといいます。
　星は死ぬ時、一瞬非常に明るく輝きます。それを超新星爆発といいます。超新星爆発を起こす星は、私たちの太陽より、何桁も大きい星です。最近では、1987年にマゼラン星雲で起きた超新星爆発が有名です。
　超新星爆発の時、それまであった物質は、原子より小さな素粒子のレベルまで含めて、一新されます。また、元素の合成と新しい元素の配分比率ができます。寿命の長い放射性核種や、寿命が短く一瞬しか存在できないウランより重い超重元素なども、この時できます。
　超新星爆発によって、周辺に元素が、まき散らされます。まき散らされた元素は、次の星の材料となります。寿命の短い放射性核種から、私たちの太陽系は、超新星爆発から、1000万年もかからずに形成されたことがわかっています。星の死から誕生は、あっという間の出来事なのです。
　太陽系の主要な成分である軽い元素（水素とヘリウム）は、もともと近くにあった成分を利用しますが、それより重い元素は超新星爆発からもたらされたことになります。
　一つの星の死が、他の星の材料となり生まれ変わっていきます。星の死と同じ数だけ星の誕生があろことになります。長い時間たてば、星の配置は変わるかもしれませんが、夜空を彩る星の輝きは衰えることはなさそうです。

4_8 宇宙への窓口（NASAへの旅）

　NASAはアポロ計画で初めて人類を月に送り込みました。そしていくつもの惑星探査機を打ち上げました。記憶に新しいところでは、無人の火星探査機マースパスフィンダーによる映像は大きなニュースとなりました。そんなNASAを見学にきました。

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　NASAは、National Aeronautics and Space Administrationの略で、日本語としては、アメリカ航空宇宙局あるいは単に航空宇宙局と訳されます。NASAの基地としてはロケットの打ち上げを主に担当するフロリダ州のケネディ宇宙センター、有人飛行の訓練と飛行管理をするテキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センター、宇宙船開発や宇宙実験をコントロールするアラバマ州ハンツヴィルのマーシャル宇宙センターなどがあります。その中でもケネディ宇宙センターが見学するには一番見ごたえがあります。
　1996年6月、ケネディ宇宙センターを訪れました。一番近いオーランド国際空港は、デズニー・ワールドへの玄関口にもなっています。ですから、飛行機を降りる時は、スチュワーデスのアナウンスも、「ミッキーによろしく」でした。空港のロビーに出たとたん、ミッキーマウスの人間を持った日本人や各国の（当然アメリカ人も）観光客と出くわすことになります。私の目的は、ケネディ宇宙センターなので、オーランドの街の南東の外れのモーテルに泊まり、東にあるケープ・カナベラルに連日レンタカーで通いました。ちなみに、デズニー・ワールドは南西の郊外です
　ケネディ宇宙センターを訪問した目的は、何といっても現役の宇宙空港を生で見てみたいという好奇心です。それと、アメリカ合衆国では、このような大きな研究施設は、観光としても力を入れており、内部の見学ツアーや、ショップ、ビジターセンターも充実しています。アイマックシアターも3つくらいのプログラムが上映されていました。一番いい席で見たいので、3日間、一番に行って並んでみました。それと、NASAを巡るツアーもすべて参加してきました。残念だったのは、馬鹿でかいショップで大量のNASAグッズが売っているの聞いていたのですが、もっとでかいものにするために改修中で、ちっぽけなのがあっただけなので、がっかりしました。
　NASAのケネディ宇宙センターで感じたことは、人類が目指した宇宙というところは、とんでもなく大変なところだということです。宇宙とは、膨大な費用、多くの人、資材、そして多大なる英知を費やさないと、行けないところだということです。しかし、それほどにまでして、人は宇宙へは行きたいのです。
　NASAは宇宙の窓口です。NASAの上げた成果は、広く人類に公開されています。そして、その公開された情報によって、少年たちが宇宙に夢を馳せ、何年か後には、彼らの一部がNASAのスタッフとして、あるいはNASAの理解者として、膨大な予算の使用を許可する国民になるのでしょう。

6_8 新天地とヒト

　「6_7　ヒトと宇宙と」で、ヒトも「新天地に向う」という特性を持っているといいました。このような開拓者精神（フロンティア・スピリッツ）は、生物が本質的に持っているものであるといいました。しかし、ヒトだからこそ、生物の本性をむき出さない生き方を取るべきなのでしょうか。考えてみましょう。

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　ヒトも生物の一つの種です。ですから、生物の基本的性質を持っています。例えば、食べること、排泄すること、子孫を残すこと、そして進化することなどです。今回のテーマは、この進化するということに関係があります。ヒトにおける進化とは何かうを考えましょう。
　ヒトは、原人から旧人、新人、そして現代人へと進化してきました。このような時の流れからすると、当然、将来、現代人も進化して、別の種となっていくはずです。もしかすると、その進化の方向は、自分で選ぶことができるかもしれません。
　進化の要因として、ダーウィン以来、自然淘汰が一番有力だと考えられています。一つの種が新しい種として進化と遂げるために、新しい性質を持った子孫たちが必要です。その子供が、その以降もその新しい性質を持つためには、DNAにその性質が刻み込まなくてはなりません。でも、その新しい性質を持った子供たちは、どうして生まれるかは、よくわかっていません。
　私は、このような性質は、新しい環境に進出した時、目立って生じるのではないかと考えています。あるいは、潜在的にそのような性質が生じては消えていたのが、新天地へ進出したとき、現われたのかもしれません。新しい環境でその性質が活かされる場合、一気に花開くのではないかと考えています。つまりその時その環境に最適な遺伝的形質が発現し、その種全体に継承され、定着するということです。私の専門は生物学ではないので、多分誰かがこんなこと言っていると思いますが、私は知りません。
　つまり、新天地に進出し、その新天地に適応しきれた個体を中心にして新しい種へと発展するのではないかということです。その進化に要する時間は、クールドのいう断続平衡進化説のように、一気におこるはずです。失敗すれば、別の種がその新天地を支配するはずです。
　こんな考え方は、妄想でしょうか。それとも真実でしょうか。これを証明するには進化できるだけの実験時間が必要かもしまれません。そして、その答えは、新天地にこそ、存在するかも知れません。もしかすると、ヒトにとっての新天地は、地球外の宇宙や深海底、他の天体かもしれません。そして、そのような環境選ぶかによって、新しい種の変化の方向が決まるかもしれません。つまり、自分たちの未来を選ぶことができるかもしれません。