いよいよ、大谷さんたちの研究の成果の核心部になります。マントル深部に、水が存在する可能性を示していきます。
2006年1月12日号のイギリスの科学雑誌ネイチャーに、「地球上部マントル最下部での含水メルトの安定性」が発表されました。分かりやすくいうと、マントル深部に水を含んだマグマ溜まりが、安定に存在することが、わかったということです。マグマ溜まりとマントルの水とに、どのような関係があるのでしょうか。見ていきましょう。
今までエッセイで述べてきたように、上部マントルと下部マントルの境界は、遷移層とよばれ、深度400～670kmあたりにあります。遷移層では、地震波による観測から、密度変化による不連続な面があることがわかっています。その密度変化は、岩石の高温高圧実験から、カンラン石がより高密度の結晶に変化するためだと考えられています。
さらに地震波の観測から、遷移層には、液体状物質がある可能性が示されてきました。
一方、岩石の高温高圧実験から、新たなことも分かりました。
カンラン石が遷移層で変わる結晶は、地下410kmでスピネル構造（β相）をもった結晶（ウォズレアイトと呼ばれます）に変わり、520kmaで別のスピネル構造（γ相）の結晶（リングウッダイト）に変わります。
これらウォズレアイトとリングウッダイトの結晶を詳しく調べていくと、水をたくさん取り込める構造をもっていることがわかってきました。ですから、遷移層に水が持ち込まれれば、水の納まるところはあるのです。遷移層に水があることにあれば、その量は膨大なものとなります。
注意が必要なのですが、ここでいっている水とは、私たちが普段目にする流れる水があるのではありません。結晶の中に取り込まれた状態もので、H2Oや水酸基（OH）という分子状ものをいいます。ですから、地震波で予想された液体は、H2Oの水ではありません。遷移層に、たとえH2Oがあっても、結晶の中に取り込まれているわけですから、液体にはなりません。では、その液体とは何でしょうか。
一番の候補として考えられていたのが、岩石が溶けたマグマです。マグマであれば、地球深部にあっても不思議ではありません。では、マグマであることを、どうすれば証明することができるでしょうか。
証明すべきことは、マグマができること、マグマが遷移層に留まれること、遷移層に水があることです。
岩石の高温高圧実験から、遷移層の温度圧力で、条件さえ整えれば、マントルの中でマグマを形成することはできることがわかっています。その条件とは水があることです。上でも述べましたように、水は遷移層の結晶に入ることができます。水さえ遷移層にあれば、話は上手くつながります。
後の証明は、次回としましょう。
・お盆・
お盆が終わりました。
皆さんは、お盆をどうのように過ごされたでしょうか。
北海道も8月上旬の暑さから開放され、
風さえあれば過ごしやすい状態になりました。
私は、相変わらずの日々です。
お盆の間は、大学の生協がしまっているのと、暑いので、
昼前まで研究室で仕事をして、午後は自宅にました。
ただし、13、14日は天気いいので、昼食を森で食べました。
食後はひと時、のんびりしました。
子供は虫取り、家内は読書、私は撮影をしていました。
15日の午前中は、北海道大学の博物館で開催されている
モンゴルの恐竜展を見学に行きました。
17日からは平常どおりの仕事となります。
さて、成績の締め切りが迫ってきました。
急いで整理していきましょう。
・パソコンの不調・
最近自宅で使っているパソコンの調子が悪く、
フォーマットをしなおしました。
するとネットワークにつながりません。
非常に不便をしています。
大学に持ってきてもネットワークにつながらなくなりました。
また、メイラーも新しいもの変えたら、
またこれが不調で、同じメールを永遠に受信します。
どうしたことでしょうか。訳が分かりません。
明日からは、計算機センターも開くので、助っ人を頼みましょう。
2006年8月17日木曜日
2006年8月10日木曜日
4_71 マントルからの眺望：アポイ岳
アポイ岳に登りました。アポイ岳はマントルの岩石がめくれ上がっているところです。そんなマントルからの眺望を楽しみました。
2006年8月3日にアポイ岳に登りました。家族連れだったので、露岩がみえ、眺めのよい馬の背までいければいいと思っていました。
予想に反して、いちばん体力のあるはずの長男が、登りはじめて、すぐに疲れたといい出しました。いつもは一番元気に登っています。実は、長男は夏休みに入る直前に、夏風邪をひいて体調を崩していたのです。しかし、今回の登山に備えて、体調を整えていたのです。プールにも行っても大丈夫でした。ですから、体力は回復していると思っていました。でもまだ、体調不十分だったようです。
無理せず、いけるところまで行こうと、長男の様子を見ながら休み休み登りました。普通なら1時間ほどで登れるとこを、2時間近くかけて5合目の休息所までたどり着きました。そして、そこから馬の背が見えたら、少し気力が回復したらしく、なんとか7合目の馬の背まで登ってくれました。そこを目的地としていたので、登りはもう終わりです。そこで昼食をとり、ゆっくり休みました。風があったのですが寒くはなく、快適でした。日差しも弱く、爽快な気分で昼食をとりました。それに平日だったので、登山客も少なく、のんびりと眺望を楽しました。
馬の背で、私は、景色を見て、岩石を見て、写真撮影をしました。子供たちも、景色や、虫を見つけては、一生懸命撮影していました。
私は、大学の4年生のころにアポイ岳には登っています。そのあと調査で何度かアポイ岳周辺には入っています。アポイ岳の頂上からの眺望は木が茂っていてよくないのを知っていました。ですから、馬の背あたりが岩石も露出し、景色がいいと思っていました。アポイ岳周辺には、近年には2度ほど来ていますので、石も色々見ていました。ですから、今回はアポイ岳に登って、周囲の景観を見ることが、一番の目的でした。
私は、山の頂上に登ることに、あまり興味がありません。その山で、自分が一番興味のあるところや、一番素晴らしいと思うところを、自分なりに味わえばいいと考えています。ですから、今回も馬の背まで来て、岩石や景色が見れればいいと思っていたのです。
アポイ岳には、今や花の山として多くの登山客が訪れます。アポイ岳の固有種も多く、高山植物群は国の天然記念物に指定されています。しかし、私にとっては、岩石に興味があります。アポイ岳周辺は、もともとマントルにあった岩石が、めくれ上がって地表に出ているところなのです。ですから、アポイ岳を登るということは、地表を歩きながら、マントルの中を歩いていることになるのです。実際の地球深部、数10kmにあるマントルへの旅行は不可能です。でも、ここアポイ岳なら、歩いてマントル旅行ができるのです。
アポイ岳は、海岸近くから立ち上がっている山なので、標高が低い（810.6m）割りに、その眺望がよく、登山したという充実感のわく山です。そして、なんといっても、マントルから、地殻、海洋、大気、生物という地球の重要な要素を、眺めることができます。こんな経験は、そうそうできません。今回はそんなマントル旅行を心いくまで楽しみました。
・興味・
下りで、長男は膝がわらって、疲れが足に来たようです。
本当に不調だったようです。
なんとか、駐車場にたどりついたとき、
もう足が疲れて歩けないといって、車の中で座り込んでいました。
しかし、そこに突然、鹿が現れました。
周囲には川遊びする人たちや、車も何台もありました。
そんなところが鹿が出てきたので、皆驚いていました。
長男は、自分が一番に見つけたのだといって、
足ががくがくなのも忘れて、車から飛び出そうとしてました。
追いかけてもダメだとなだめて、車から見るだけにしました。
子供は目先の興味のほうが、肉体より反応するようですね。
大人では自分の体をまず考えてしまうのですが、
それは老いなのでしょうかね。
・キツネ・
アポイ岳の登山の前日、一つ南側の川である幌満川に入っていました。
私は石を見るために、子供たちは水遊びをするためです。
そこで、2組のキツネを見かけました。
一匹目は、幌満川を登り出してしばらく行った道路脇の側溝にいました。
近づくと側溝の中に隠れていました。
まだ子供のキツネでした。
親がどうしたのか心配だったのですが、
下りの時、同じあたりに来ると、親子連れのキツネを見かけました。
多分登っていくときに見た子供のキツネとその親キツネでしょう。
親がエサを捜して行ってる間、その側溝に身を隠していたのでしょう。
もう一組のキツネも上流で見かけました。
車の前に子キツネを見かけたので車を止めて眺めていました。
しばらく眺めていたら、後からもう一匹のキツネが近づいてきました。
多分子キツネを心配している親キツネでしょう。
盛んに小さいですが鋭い警戒の鳴き声を出しています。
でも、子キツネは、車に興味があるようで、車の前から、なかなかどきません。
しばらく見ていたら、やっと道路わきの茂みに入っていきました。
それと共に親も、キツネの子育ても
そろそろ終わりに近づいているのでしょうか。
今回の旅では、こんな野生に接することができました。
2006年8月3日にアポイ岳に登りました。家族連れだったので、露岩がみえ、眺めのよい馬の背までいければいいと思っていました。
予想に反して、いちばん体力のあるはずの長男が、登りはじめて、すぐに疲れたといい出しました。いつもは一番元気に登っています。実は、長男は夏休みに入る直前に、夏風邪をひいて体調を崩していたのです。しかし、今回の登山に備えて、体調を整えていたのです。プールにも行っても大丈夫でした。ですから、体力は回復していると思っていました。でもまだ、体調不十分だったようです。
無理せず、いけるところまで行こうと、長男の様子を見ながら休み休み登りました。普通なら1時間ほどで登れるとこを、2時間近くかけて5合目の休息所までたどり着きました。そして、そこから馬の背が見えたら、少し気力が回復したらしく、なんとか7合目の馬の背まで登ってくれました。そこを目的地としていたので、登りはもう終わりです。そこで昼食をとり、ゆっくり休みました。風があったのですが寒くはなく、快適でした。日差しも弱く、爽快な気分で昼食をとりました。それに平日だったので、登山客も少なく、のんびりと眺望を楽しました。
馬の背で、私は、景色を見て、岩石を見て、写真撮影をしました。子供たちも、景色や、虫を見つけては、一生懸命撮影していました。
私は、大学の4年生のころにアポイ岳には登っています。そのあと調査で何度かアポイ岳周辺には入っています。アポイ岳の頂上からの眺望は木が茂っていてよくないのを知っていました。ですから、馬の背あたりが岩石も露出し、景色がいいと思っていました。アポイ岳周辺には、近年には2度ほど来ていますので、石も色々見ていました。ですから、今回はアポイ岳に登って、周囲の景観を見ることが、一番の目的でした。
私は、山の頂上に登ることに、あまり興味がありません。その山で、自分が一番興味のあるところや、一番素晴らしいと思うところを、自分なりに味わえばいいと考えています。ですから、今回も馬の背まで来て、岩石や景色が見れればいいと思っていたのです。
アポイ岳には、今や花の山として多くの登山客が訪れます。アポイ岳の固有種も多く、高山植物群は国の天然記念物に指定されています。しかし、私にとっては、岩石に興味があります。アポイ岳周辺は、もともとマントルにあった岩石が、めくれ上がって地表に出ているところなのです。ですから、アポイ岳を登るということは、地表を歩きながら、マントルの中を歩いていることになるのです。実際の地球深部、数10kmにあるマントルへの旅行は不可能です。でも、ここアポイ岳なら、歩いてマントル旅行ができるのです。
アポイ岳は、海岸近くから立ち上がっている山なので、標高が低い（810.6m）割りに、その眺望がよく、登山したという充実感のわく山です。そして、なんといっても、マントルから、地殻、海洋、大気、生物という地球の重要な要素を、眺めることができます。こんな経験は、そうそうできません。今回はそんなマントル旅行を心いくまで楽しみました。
・興味・
下りで、長男は膝がわらって、疲れが足に来たようです。
本当に不調だったようです。
なんとか、駐車場にたどりついたとき、
もう足が疲れて歩けないといって、車の中で座り込んでいました。
しかし、そこに突然、鹿が現れました。
周囲には川遊びする人たちや、車も何台もありました。
そんなところが鹿が出てきたので、皆驚いていました。
長男は、自分が一番に見つけたのだといって、
足ががくがくなのも忘れて、車から飛び出そうとしてました。
追いかけてもダメだとなだめて、車から見るだけにしました。
子供は目先の興味のほうが、肉体より反応するようですね。
大人では自分の体をまず考えてしまうのですが、
それは老いなのでしょうかね。
・キツネ・
アポイ岳の登山の前日、一つ南側の川である幌満川に入っていました。
私は石を見るために、子供たちは水遊びをするためです。
そこで、2組のキツネを見かけました。
一匹目は、幌満川を登り出してしばらく行った道路脇の側溝にいました。
近づくと側溝の中に隠れていました。
まだ子供のキツネでした。
親がどうしたのか心配だったのですが、
下りの時、同じあたりに来ると、親子連れのキツネを見かけました。
多分登っていくときに見た子供のキツネとその親キツネでしょう。
親がエサを捜して行ってる間、その側溝に身を隠していたのでしょう。
もう一組のキツネも上流で見かけました。
車の前に子キツネを見かけたので車を止めて眺めていました。
しばらく眺めていたら、後からもう一匹のキツネが近づいてきました。
多分子キツネを心配している親キツネでしょう。
盛んに小さいですが鋭い警戒の鳴き声を出しています。
でも、子キツネは、車に興味があるようで、車の前から、なかなかどきません。
しばらく見ていたら、やっと道路わきの茂みに入っていきました。
それと共に親も、キツネの子育ても
そろそろ終わりに近づいているのでしょうか。
今回の旅では、こんな野生に接することができました。
2006年8月3日木曜日
3_46 マントルの水2：マントルの中身
前回は、地球の構造の概略をみました。今回は、その中のマントルの中身を、もう少し詳しく見ていきましょう。
マントルは、カンラン岩からできていることは、前回紹介しました。マントルは、地球内部で非常に広い範囲（50～2900km）を占めています。地球では、深くなればなるほど、温度や圧力も上がります。マントルの一番深いところでは、温度は1700℃、圧力は140GPa（140万気圧）にもなります。
地球内部の様子は、地震波で探られています。マントルの中に、地震波の速度に変化が起こっているのが知られています。深度200kmあたりで地震波の速度が遅くなるところ（低速度層と呼ばれています）と、深度400～670kmあたりで地震波の速度が変化するところ（漸移層、あるいは遷移層と呼ばれています）が見つかっています。400kmより浅いところを上部マントル、670kmより深いところを下部マントルと区分して呼んでいます。
深度200kmあたりの地震波が遅くなる低速度層は、マントルのカンラン岩が少し溶けている状態になっていると考えています。岩石が少し溶けていると、岩石は変形しやすい状態となります。その層より上の部分は硬い変形しない岩石です。硬い岩石は塊あるいは板として振舞いますが、溶けているところでは、変形してすべりやすくなります。低速度層より上の硬い岩石の部分が、板として、すべって動くことができます。これが、プレートテクトニクスのプレートに相当する部分だと考えられています。硬い部分をリソスフェア、溶けている部分をアセノスフェアと呼ぶことがあります。
深度400～670kmあたりの遷移層では、違う変化が起きます。400kmで急激に地震波速度が速くなり、400kmから670kmでは地震波速度が増えていきます。また670kmでも地震波速度は急に早くなります。圧力の条件で見れば、400kmあたりでは13GPa、670kmあたりでは24GPaになります。低速度層は、プレートテクトニクスの重要な役割を担っています。
下部マントルのような深部の岩石を手に入れることはできません。ですから実験室で高温高圧条件を生み出して、どのような結晶がありそうかを探る方法がとられています。実験でえられた結果を、地震波速度からえられた密度の情報と照らし合わせて、実験結果で推定された結晶が、深部の鉱物としてふさわしいかどうかが検討されます。そのような検討の結果、深部の岩石の様子もわかってきました。
カンラン岩を構成している鉱物は、深さ共に温度や圧力が上がると、より密度の大きい、詰まった構造の結晶へと変化していくことが知られています。
カンラン岩の構成鉱物で一番多いカンラン石は、13GPaでスピネル構造（β相）、17GPaで別のスピネル構造（γ相）、そして23GPaではペロブスカイト構造と岩塩構造の鉱物になります。
次に多い輝石は、12GPaから16GPaでザクロ石へ、16GPaでメージャライトとよばれる結晶に変わり、22GPaより深くなるとイルメナイ構造やザクロ石構造などいろいろ変化しながら、最終的に26GPaより高い圧力では、ペロブスカイト構造をもつ結晶になります。
670kmより深部の下部マントルでは、ペロブスカイト構造や岩塩構造をもついく種類かの結晶によって構成されることになります。
このような地球深部のペロブスカイト構造や岩塩構造をもつ結晶は高密度です。H2Oのような物質が結晶の中に入る余地がありません。ですから、多くの研究者は、マントルには水などないと考えていたのです。しかし、遷移層の中に水がありうるということが、実験からわかったのです。続きは次回です。
・マントルの水・
マントルの水は、いろいろ重要な意味があります。
あるかもしれないないということは可能で、
後で紹介する事件からも
マントルには水がたくさんあるのではないかと
考えられていました。
しかし、肝心のマントルのどこに
水がありうるのかが分かっていませんでした。
ですから、今回の発見は重要な意味を持ちます。
それは、このマントルの水シリーズの後半でのお楽しみです。
もう少しこのシリーズが続きます。
・アポイ岳・
大学は定期試験も終わり、夏休みとなりました。
北海道は夏らしい天気が続いています。
私は、毎日定期試験の採点と
レポートや出席などの整理に追われています。
研究室は午後から暑いのですが、
風さえあれば、まだ過ごしやすく、仕事ができます。
やるべきことが多く、なかなか終わりません。
でも、私は、8月の上旬に、調査に出かけます。
このメールマガジンが届く頃には、
アポイ岳にいっています。
アポイ岳は、今回も紹介したマントルを構成している
カンラン岩からできている山で、
標高は1000mにも満たないのですが、
この山には、自然も固有ものがいろいろあり
不思議な山となっています。
そのために国立公園にもなっています。
詳しくは、別の機会としましょう。
マントルは、カンラン岩からできていることは、前回紹介しました。マントルは、地球内部で非常に広い範囲（50～2900km）を占めています。地球では、深くなればなるほど、温度や圧力も上がります。マントルの一番深いところでは、温度は1700℃、圧力は140GPa（140万気圧）にもなります。
地球内部の様子は、地震波で探られています。マントルの中に、地震波の速度に変化が起こっているのが知られています。深度200kmあたりで地震波の速度が遅くなるところ（低速度層と呼ばれています）と、深度400～670kmあたりで地震波の速度が変化するところ（漸移層、あるいは遷移層と呼ばれています）が見つかっています。400kmより浅いところを上部マントル、670kmより深いところを下部マントルと区分して呼んでいます。
深度200kmあたりの地震波が遅くなる低速度層は、マントルのカンラン岩が少し溶けている状態になっていると考えています。岩石が少し溶けていると、岩石は変形しやすい状態となります。その層より上の部分は硬い変形しない岩石です。硬い岩石は塊あるいは板として振舞いますが、溶けているところでは、変形してすべりやすくなります。低速度層より上の硬い岩石の部分が、板として、すべって動くことができます。これが、プレートテクトニクスのプレートに相当する部分だと考えられています。硬い部分をリソスフェア、溶けている部分をアセノスフェアと呼ぶことがあります。
深度400～670kmあたりの遷移層では、違う変化が起きます。400kmで急激に地震波速度が速くなり、400kmから670kmでは地震波速度が増えていきます。また670kmでも地震波速度は急に早くなります。圧力の条件で見れば、400kmあたりでは13GPa、670kmあたりでは24GPaになります。低速度層は、プレートテクトニクスの重要な役割を担っています。
下部マントルのような深部の岩石を手に入れることはできません。ですから実験室で高温高圧条件を生み出して、どのような結晶がありそうかを探る方法がとられています。実験でえられた結果を、地震波速度からえられた密度の情報と照らし合わせて、実験結果で推定された結晶が、深部の鉱物としてふさわしいかどうかが検討されます。そのような検討の結果、深部の岩石の様子もわかってきました。
カンラン岩を構成している鉱物は、深さ共に温度や圧力が上がると、より密度の大きい、詰まった構造の結晶へと変化していくことが知られています。
カンラン岩の構成鉱物で一番多いカンラン石は、13GPaでスピネル構造（β相）、17GPaで別のスピネル構造（γ相）、そして23GPaではペロブスカイト構造と岩塩構造の鉱物になります。
次に多い輝石は、12GPaから16GPaでザクロ石へ、16GPaでメージャライトとよばれる結晶に変わり、22GPaより深くなるとイルメナイ構造やザクロ石構造などいろいろ変化しながら、最終的に26GPaより高い圧力では、ペロブスカイト構造をもつ結晶になります。
670kmより深部の下部マントルでは、ペロブスカイト構造や岩塩構造をもついく種類かの結晶によって構成されることになります。
このような地球深部のペロブスカイト構造や岩塩構造をもつ結晶は高密度です。H2Oのような物質が結晶の中に入る余地がありません。ですから、多くの研究者は、マントルには水などないと考えていたのです。しかし、遷移層の中に水がありうるということが、実験からわかったのです。続きは次回です。
・マントルの水・
マントルの水は、いろいろ重要な意味があります。
あるかもしれないないということは可能で、
後で紹介する事件からも
マントルには水がたくさんあるのではないかと
考えられていました。
しかし、肝心のマントルのどこに
水がありうるのかが分かっていませんでした。
ですから、今回の発見は重要な意味を持ちます。
それは、このマントルの水シリーズの後半でのお楽しみです。
もう少しこのシリーズが続きます。
・アポイ岳・
大学は定期試験も終わり、夏休みとなりました。
北海道は夏らしい天気が続いています。
私は、毎日定期試験の採点と
レポートや出席などの整理に追われています。
研究室は午後から暑いのですが、
風さえあれば、まだ過ごしやすく、仕事ができます。
やるべきことが多く、なかなか終わりません。
でも、私は、8月の上旬に、調査に出かけます。
このメールマガジンが届く頃には、
アポイ岳にいっています。
アポイ岳は、今回も紹介したマントルを構成している
カンラン岩からできている山で、
標高は1000mにも満たないのですが、
この山には、自然も固有ものがいろいろあり
不思議な山となっています。
そのために国立公園にもなっています。
詳しくは、別の機会としましょう。
2006年7月27日木曜日
3_45 マントルの水1：地球の構造
地球のマントルに水があることが実験で示されました。それは、重要な意味を持ちます。今回は、そのマントルの水の意味について考えていきましょう。
東北大学の大谷栄治さんたちのグループが、「ネイチャー」というイギリスの一流科学雑誌の2006年1月12日号に、マントルの遷移帯にマグマがあり水が含まれることを実験にて証明したという報告を載せられました。これは非常に重要な意味を持っています。それを説明していきましょう。
まずは、地球の構造から話をはじめましょう。地球は、大きく見ると、固体と液体、気体の部分があります。気体とは大気のことで、液体とは海のことです。海は水を主成分としています。固体とは、岩石と鉄からできています。
もちろん、水は空気より重く、岩石は水より重くなっています。鉄は岩石より重いものです。このように地球の構造の概要をみていくと、重いものは下、軽いものは上という、非常に単純な規則にしたがって構成されていることがわかります。
水はH2Oですが、地球の環境では、水蒸気、固体も存在しますが、液体として存在しやすい条件となっています。ですからH2Oの大部分が水、つまり海としてあるわけです。地球はできたから長い時間経過していますから、地球の内部の岩石の中に含まれたいたH2Oの成分は、ほとんど外に持ち出されて、海となっている考えられます。
固体の部分は、外側から、地殻、マントル、核という名称で呼ばれています。地殻は、他の部分の比べて非常に薄いものです。地球の構造をよく卵にたとえられますが、核は卵の黄身の部分に、マントルは白身に、地殻は、卵の殻にたとえられます。しかし、地殻の実際の比率はもっと薄いものです。
その薄さを数値で示しましょう。地球の半径は6380kmです。これを半径2.5cmの卵に対応させるのです。地殻は平均すると30kmほどですが、大陸地域では厚く50km以上のところもあります。多い目に見積もって100kmとすると、地球の半径の1.5%となります。卵でみると、0.4mmとなり、これでは殻としてちょっと薄すぎます。実際の3倍ほども多い目に見積もっていますから、地殻を卵の殻にたとえるのは、あまりよくないかも知れません。まあ、いずれにしても地殻は非常に薄いものです。
さて、地殻の下にあるマントルは、カンラン岩という岩石からできています。地殻も岩石ですので、似ているのですが、岩石の種類が違います。地殻は、さまざまな時代に活動したマグマや大地の変動によって多様な岩石ができています。しかし、おおざっぱに見て花崗岩の仲間と玄武岩の仲間が主要な構成岩石となっています。そのような地殻の岩石と比べて、マントルのカンラン岩は、密度の大きい岩石です。ですから、その違いは地震波を用いた地球深部の探査でも見分けることができます。その境界部分をモホ面と呼んでいます。
カンラン岩の構成鉱物は、カンラン石（オリビンとよばれる鉱物）、輝石（2種類あります）と、少量の長石（深さによってザクロ石、スピネルというものに変化します）があります。
このような鉱物は、どれも緻密につまった結晶構造をもっていて、結晶の中に水を含むことはありません。ですから、マントルには水は存在できないと考えられてきました。水があっても、非常に特殊な条件や状態のところだけで、全体に占める割合は非常に小さいと考えられていました。
なのに今回、マントルの遷移帯というところに水が含まれることがわかったのです。その意味については次回としましょう。
・マントルの水シリーズ・
この内容は論文を見て以来、書こうと考えていたのですが、
なかなか機会に恵まれず、ついつい先延ばしになりました。
やっと今回から何回に分けて報告していきたいと考えています。
「マントルの水」シリーズです。
マントルの水については、現在の地球の仕組みや
地球の歴史において、いくつか重要な意味を持つのですが、
それを実際に書くとどれくらいになるかはまだ見当がつきません。
ですから、書き進めていかないと全体像が見えてきません。
お付き合いください。
・自然な生き方・
いよいよ夏休みです。
北海道の夏休みは本州よりは短いですが、
子供たちにとっては、大切な日々の始まりです。
しかし、今年は、全国的に天候不順で
梅雨前線の停滞による大雨で各地で被害をもたらしました。
北海道も、天候不順で、農作物に影響がでないか心配されています。
ここ数日やっと晴れ間が見えてきました。
しかし、スカッとした快晴になかなかなりません。
晴れてもすぐに雲がかかります。
日本だけでなく、世界の各地で異常気象がいわれています。
でも、異常気象とは人間側の言い分で、
気候の変動も自然の営みの一部です。
人間は自然の営みには逆うことはできません。
ただ受け入れるしかありません。
そして時には耐えなければなりません。
それが人間が昔から行ってきた、
自然との付き合い方ではないでしょうか。
あるがままの自然を受け入れること、
それは時にはつらい状況になるのでしょうが、
いちばん「自然な」生き方なのかもしれませんね。
東北大学の大谷栄治さんたちのグループが、「ネイチャー」というイギリスの一流科学雑誌の2006年1月12日号に、マントルの遷移帯にマグマがあり水が含まれることを実験にて証明したという報告を載せられました。これは非常に重要な意味を持っています。それを説明していきましょう。
まずは、地球の構造から話をはじめましょう。地球は、大きく見ると、固体と液体、気体の部分があります。気体とは大気のことで、液体とは海のことです。海は水を主成分としています。固体とは、岩石と鉄からできています。
もちろん、水は空気より重く、岩石は水より重くなっています。鉄は岩石より重いものです。このように地球の構造の概要をみていくと、重いものは下、軽いものは上という、非常に単純な規則にしたがって構成されていることがわかります。
水はH2Oですが、地球の環境では、水蒸気、固体も存在しますが、液体として存在しやすい条件となっています。ですからH2Oの大部分が水、つまり海としてあるわけです。地球はできたから長い時間経過していますから、地球の内部の岩石の中に含まれたいたH2Oの成分は、ほとんど外に持ち出されて、海となっている考えられます。
固体の部分は、外側から、地殻、マントル、核という名称で呼ばれています。地殻は、他の部分の比べて非常に薄いものです。地球の構造をよく卵にたとえられますが、核は卵の黄身の部分に、マントルは白身に、地殻は、卵の殻にたとえられます。しかし、地殻の実際の比率はもっと薄いものです。
その薄さを数値で示しましょう。地球の半径は6380kmです。これを半径2.5cmの卵に対応させるのです。地殻は平均すると30kmほどですが、大陸地域では厚く50km以上のところもあります。多い目に見積もって100kmとすると、地球の半径の1.5%となります。卵でみると、0.4mmとなり、これでは殻としてちょっと薄すぎます。実際の3倍ほども多い目に見積もっていますから、地殻を卵の殻にたとえるのは、あまりよくないかも知れません。まあ、いずれにしても地殻は非常に薄いものです。
さて、地殻の下にあるマントルは、カンラン岩という岩石からできています。地殻も岩石ですので、似ているのですが、岩石の種類が違います。地殻は、さまざまな時代に活動したマグマや大地の変動によって多様な岩石ができています。しかし、おおざっぱに見て花崗岩の仲間と玄武岩の仲間が主要な構成岩石となっています。そのような地殻の岩石と比べて、マントルのカンラン岩は、密度の大きい岩石です。ですから、その違いは地震波を用いた地球深部の探査でも見分けることができます。その境界部分をモホ面と呼んでいます。
カンラン岩の構成鉱物は、カンラン石（オリビンとよばれる鉱物）、輝石（2種類あります）と、少量の長石（深さによってザクロ石、スピネルというものに変化します）があります。
このような鉱物は、どれも緻密につまった結晶構造をもっていて、結晶の中に水を含むことはありません。ですから、マントルには水は存在できないと考えられてきました。水があっても、非常に特殊な条件や状態のところだけで、全体に占める割合は非常に小さいと考えられていました。
なのに今回、マントルの遷移帯というところに水が含まれることがわかったのです。その意味については次回としましょう。
・マントルの水シリーズ・
この内容は論文を見て以来、書こうと考えていたのですが、
なかなか機会に恵まれず、ついつい先延ばしになりました。
やっと今回から何回に分けて報告していきたいと考えています。
「マントルの水」シリーズです。
マントルの水については、現在の地球の仕組みや
地球の歴史において、いくつか重要な意味を持つのですが、
それを実際に書くとどれくらいになるかはまだ見当がつきません。
ですから、書き進めていかないと全体像が見えてきません。
お付き合いください。
・自然な生き方・
いよいよ夏休みです。
北海道の夏休みは本州よりは短いですが、
子供たちにとっては、大切な日々の始まりです。
しかし、今年は、全国的に天候不順で
梅雨前線の停滞による大雨で各地で被害をもたらしました。
北海道も、天候不順で、農作物に影響がでないか心配されています。
ここ数日やっと晴れ間が見えてきました。
しかし、スカッとした快晴になかなかなりません。
晴れてもすぐに雲がかかります。
日本だけでなく、世界の各地で異常気象がいわれています。
でも、異常気象とは人間側の言い分で、
気候の変動も自然の営みの一部です。
人間は自然の営みには逆うことはできません。
ただ受け入れるしかありません。
そして時には耐えなければなりません。
それが人間が昔から行ってきた、
自然との付き合い方ではないでしょうか。
あるがままの自然を受け入れること、
それは時にはつらい状況になるのでしょうが、
いちばん「自然な」生き方なのかもしれませんね。
2006年7月20日木曜日
6_52 宇宙人9：私たちは孤独なのか
さて、宇宙人をめぐるシリーズも、今回がいよいよ最終回となります。最後は、宇宙において、私たち人類が、孤独な存在なのかどうかを考えていきます。
ETIの存在の確率を求めるドレイクの式にいろいろ数値を入れていくことを、前回紹介しました。そして、その値には、なかなか決められないものがあることも示しました。
正確な存在確率は求めることができませんが、今回は、その値が得られたら、どのような意味を持つかを考えていきます。そして、ETIの存在確率は、どの程度なのかを推定していきましょう。
もし、ETIの存在の確率Nが求められたら、ETI文明間の平均距離が求められます。銀河系を円盤とみなせば、円盤の面積をN個に分けます。するとETI文明一個が、どれくらい面積にあるかが推定できます。その平方根をもとめれば、平均的なETIの距離が見当つきます。文明間の平均距離をd、銀河の半径（10万光年：4.7×10^22m）をDとすると、
d=2・（πD^2/N）^1/2
となります。
ETIとコンタクトが可能であるためには、dは、
L>d/c
でなければなりません。cは、電磁波の速度、つまり光速で、Lは文明の継続年です。Lの単位が年ですから、9.46×10^15m/年となります。
ドレイクの式では、地球文明を区別していませんでした。したがって、Nの値の中には、地球がありますから、N≧1でなければなりません。もし、N≦1なら、SETIをする意味はありません。また、N≫1ならフェルミのパラドックスが問題となります。
さて、どれくらいの値が期待できそうでしょうか。現状では、ETIが探査にかからないほど平均距離dが大きく、ETIの文明の継続期間Lはそれほど長くないと推定しざるえません。
Lを80年という値を入れて計算してみると、N>7.9となります。N=8としたとき、d=6200光年という数値になります。Nが増えれば、この値は減ります。この6200光年という値は非常に微妙なものです。6000年ほど待たないと彼らの電波が届かないということです。ETIはいるのですが、私たちとコンタクトがとれるほど近くにはいないということです。つまり、私たちの隣人は遠くてまばらなために、実質的には、銀河では私たちは孤独な存在だといえます。それは他のETIについても同じことがいえます。
いろいろな時代にETIが存在した可能性があります。また隣のETIが離れているとしても、もちろん確率的な議論ですから、明日、ETIからのメッセージを乗せた電波が届くかもしれません。でも確率が示すところは、銀河系で、私たちがは孤独な存在であるということです。
人類の文明は、惑星上で利用できるエネルギーを使用するタイプのI型です。II型やIII型文明への発展は、長い時間がかかるので、宇宙文明論の一般論から考えると難しいということになるのかもしれません。
これは、人類の未来にとって、非常に悲観的な未来となります。なぜなら、文明が長続きし、宇宙への進出をするような知的生命はいないという一般則になるからです。
しかし、もしそのような不幸な未来を予測できたのであれば、それを回避する努力はできるはずです。少なくとも、米ソの冷戦時代の全面核戦争は回避できたという実績が人類はあります。そのような未来にならないために、人類は、もっと智恵をつけ、文明が長期にわたって継続できるようにしてかなければなりません。
ETIの思考は、どこまでいっても、人類自身へともどってくるようです。
・宇宙人シリーズ・
宇宙人シリーズは、8回という長いものになりました。
私もここまで長くなるとは、書き始めるまでは予想できませんでした。
しかし、書き始めるとついつい書きたいことが出てきました。
エッセイの最後に書きましたが、
その思考は、どうしても人類自身に思いが巡っていきます。
不思議なことです。
人類以外の知的生命であるETIについて考えていたのに、
最後には人類にもどることになります。
もしかするとETIという想定自体が、
もうひとつの人類を考えているのかもしれません。
ETIをめぐる思索の旅は、今回で終わりですが、
また新しい考えが生まれたら紹介します。
・8月の日程・
次男の水疱瘡も連休でやっと治り、
火曜日から幼稚園に通うようになりました。
これで一安心です。
でも、私のアポイ岳の野外調査は流れました。
天候も不順でしたから、よしとしましょう。
8月2日から4日に日程を変更して再挑戦することにしました。
急遽ですが、春に調査できなかった登別の調査が、その翌週に入りました。
いちばん忙しい時期ですが、家庭サービスを兼ねています。
私も気分転換になります。
地質屋としては、夏となる外に出たくてうずうずします。
野外調査をしたいのですが、
どうしても8月中は日程が一杯はいっていて、非常に忙しくなります。
北海道では小中高校の夏休みは短く、8月20日までです。
すると、8月には大学へのリクルートして高校めぐりをします。
北海道は広いので、宿泊していかなければなりません。
私の担当は、浦河、根室、岩見沢です。
岩見沢は近いのですが、浦河と根室は1泊2日の日程となります。
ですから、少なくとも5日は予定が入ります。
その日程調整は、8月20日以降となります。
ですから、8月下旬の10日間は、予定が入れられないのです。
まあ、愚痴を今から言っても、しかたがありません。
やるしかないのですから。
ETIの存在の確率を求めるドレイクの式にいろいろ数値を入れていくことを、前回紹介しました。そして、その値には、なかなか決められないものがあることも示しました。
正確な存在確率は求めることができませんが、今回は、その値が得られたら、どのような意味を持つかを考えていきます。そして、ETIの存在確率は、どの程度なのかを推定していきましょう。
もし、ETIの存在の確率Nが求められたら、ETI文明間の平均距離が求められます。銀河系を円盤とみなせば、円盤の面積をN個に分けます。するとETI文明一個が、どれくらい面積にあるかが推定できます。その平方根をもとめれば、平均的なETIの距離が見当つきます。文明間の平均距離をd、銀河の半径（10万光年：4.7×10^22m）をDとすると、
d=2・（πD^2/N）^1/2
となります。
ETIとコンタクトが可能であるためには、dは、
L>d/c
でなければなりません。cは、電磁波の速度、つまり光速で、Lは文明の継続年です。Lの単位が年ですから、9.46×10^15m/年となります。
ドレイクの式では、地球文明を区別していませんでした。したがって、Nの値の中には、地球がありますから、N≧1でなければなりません。もし、N≦1なら、SETIをする意味はありません。また、N≫1ならフェルミのパラドックスが問題となります。
さて、どれくらいの値が期待できそうでしょうか。現状では、ETIが探査にかからないほど平均距離dが大きく、ETIの文明の継続期間Lはそれほど長くないと推定しざるえません。
Lを80年という値を入れて計算してみると、N>7.9となります。N=8としたとき、d=6200光年という数値になります。Nが増えれば、この値は減ります。この6200光年という値は非常に微妙なものです。6000年ほど待たないと彼らの電波が届かないということです。ETIはいるのですが、私たちとコンタクトがとれるほど近くにはいないということです。つまり、私たちの隣人は遠くてまばらなために、実質的には、銀河では私たちは孤独な存在だといえます。それは他のETIについても同じことがいえます。
いろいろな時代にETIが存在した可能性があります。また隣のETIが離れているとしても、もちろん確率的な議論ですから、明日、ETIからのメッセージを乗せた電波が届くかもしれません。でも確率が示すところは、銀河系で、私たちがは孤独な存在であるということです。
人類の文明は、惑星上で利用できるエネルギーを使用するタイプのI型です。II型やIII型文明への発展は、長い時間がかかるので、宇宙文明論の一般論から考えると難しいということになるのかもしれません。
これは、人類の未来にとって、非常に悲観的な未来となります。なぜなら、文明が長続きし、宇宙への進出をするような知的生命はいないという一般則になるからです。
しかし、もしそのような不幸な未来を予測できたのであれば、それを回避する努力はできるはずです。少なくとも、米ソの冷戦時代の全面核戦争は回避できたという実績が人類はあります。そのような未来にならないために、人類は、もっと智恵をつけ、文明が長期にわたって継続できるようにしてかなければなりません。
ETIの思考は、どこまでいっても、人類自身へともどってくるようです。
・宇宙人シリーズ・
宇宙人シリーズは、8回という長いものになりました。
私もここまで長くなるとは、書き始めるまでは予想できませんでした。
しかし、書き始めるとついつい書きたいことが出てきました。
エッセイの最後に書きましたが、
その思考は、どうしても人類自身に思いが巡っていきます。
不思議なことです。
人類以外の知的生命であるETIについて考えていたのに、
最後には人類にもどることになります。
もしかするとETIという想定自体が、
もうひとつの人類を考えているのかもしれません。
ETIをめぐる思索の旅は、今回で終わりですが、
また新しい考えが生まれたら紹介します。
・8月の日程・
次男の水疱瘡も連休でやっと治り、
火曜日から幼稚園に通うようになりました。
これで一安心です。
でも、私のアポイ岳の野外調査は流れました。
天候も不順でしたから、よしとしましょう。
8月2日から4日に日程を変更して再挑戦することにしました。
急遽ですが、春に調査できなかった登別の調査が、その翌週に入りました。
いちばん忙しい時期ですが、家庭サービスを兼ねています。
私も気分転換になります。
地質屋としては、夏となる外に出たくてうずうずします。
野外調査をしたいのですが、
どうしても8月中は日程が一杯はいっていて、非常に忙しくなります。
北海道では小中高校の夏休みは短く、8月20日までです。
すると、8月には大学へのリクルートして高校めぐりをします。
北海道は広いので、宿泊していかなければなりません。
私の担当は、浦河、根室、岩見沢です。
岩見沢は近いのですが、浦河と根室は1泊2日の日程となります。
ですから、少なくとも5日は予定が入ります。
その日程調整は、8月20日以降となります。
ですから、8月下旬の10日間は、予定が入れられないのです。
まあ、愚痴を今から言っても、しかたがありません。
やるしかないのですから。
2006年7月13日木曜日
6_51 宇宙人8：ETIの存在確率
ETIの探査を理論的に考える方法をみていきます。理論的に考えていくと、私たちがいかに自分自身ついて知らないかを、教えてくれます。
理論的にETIのいる確率の求める方法が提案されています。
N=R・fp・ne・fl・fi・fc・L
という式です。
ここでN（個)とは、銀河系内の文明の数として計算されるようにしてあります。銀河系内としているのは、現在技術として探索可能な範囲で、ETIの存在が私たちに与える影響を考えるとき、意味のある母集団といえます。そして、ここで文明とは、宇宙空間へ向けて電波による交信能力を持ち、そして実行能力のある文明（カルダショフの分類ではI型文明）です。
この式は、ドレイク（1961）が提唱したもので、ドレイクの式といいますが、ドレイク・セーガンの式とか、グリーンバンク方程式とも呼ばれています。
この式に数値を入れて、確率を求めるのですが、値を考えるに当たって、重要な仮定があります。それはメディオクリティの仮定とよばれるものです。それは、「太陽系あるいは地球は、宇宙で何ら特別な存在ではない」というものです。太陽系や地球で得られたデータを参考に、値を入れてよいという、ありがたい仮定です。太陽系で得られた値を、他の太陽系や太陽系外惑星で確かめられたものがより正しいものとなるはずですから、他の観測データも重要になります。つまり、利用できるものは何でも使っていこうという姿勢です。
では、それぞれの項に値を推定しながら、入れていきましょう。
最初の項はR（個/年）で、銀河系内の恒星の年間生成数です。天文観測と太陽系の理論によれば、太陽質量程度の星の寿命は、100億年程度（10^10年)で、銀河系の星の数は10^11個（数千億個）の桁となります。ですから、平均すると、星の生成率は、年間数十～数個となります。
fp、誕生した恒星が惑星を持つ確率です。太陽系形成の計算機によるシミュレーションや標準形成モデルからは、惑星の形成には必然性がありそうだと考えられています。また観測では、1992年に電波パルサー（PSR 1257+12と呼ばれている）の周りで惑星系の発見されました。その後、2003年12月までに、104の太陽系外惑星系が発見され、そのうちの13個に複数の惑星をもっていることがわかりました。ですから、結論として恒星が惑星系を持つ確立は1に近いと考えられます。
neは、惑星の中で生命生存に適した惑星の存在率です。太陽系では、10個の天体（大きな惑星9個＋月1個）のうち、1個（地球）は条件を満たしているます。メディオクリティの仮定に基づき、10%程度は一般の惑星系でも生命生存に適したものがあると考えられます。地球の知識からは、水が生命の生存を左右すると考えられます。その条件にするのなら、火星にもかつては海がありました。だとしたら、20%という可能性になります。観測では、シャルボノーらのハッブル望遠鏡を使った研究の2002年の報告によれば、HD209458の惑星HD209458bの大気中にナトリウムがあることを発見しました。これは、他の惑星系でも大気があり海の存在を匂わせます。以上のことからneは、0.2と考えられます。
fl（個/個）は、neの惑星から生命が発生する確率です。太陽系でneを満たした天体で生命が誕生して確認されているのは、地球のみです。ですから確率は、0.5となります。しかし、水があれば、生命が簡単に形成される可能性もあります。火星起源の隕石から化石を発見したという報告がありました。現在はまだその化石は生命でとは断定できないと考えられています。また、火星探査では、水探しや生命探しをすることが重要な目的となっています。その結果、もし火星から生命の痕跡が見つかれば、あるいは火星起源の隕石の化石が事実なら、1になります。結論として、現状では、0.5としましょう。
fi（個/個）は、flの生命から知性が発生する確率です。これは残念ながら、不明です。また、fc（個/個）はfiの知性から文明が発生する確率ですが、これも不明です。
L（年）は、その文明の継続する期間で、これも不明です。しかし、現在の文明をみると、メディオクリティの仮定から、最低値を求めることができます。1928年に、ロンドン-ニューヨーク間のテレビ中継放送が成功しました。その後、ニューヨークで定期的テレビ放送が開始されました。人類は電波技術をもって78年経ちます。1936年のベルリン・オリンピックではじめてテレビ中継されました。「コンタクト」という映画では、ヒットラーが開会宣言している映像とされています。それ以降、地球のテレビ電波は、宇宙へ垂れ流し状態となっています。
さてN（銀河系内の文明の数）は、いくつでしょうか。以上の各数値を求めることができれば、現在存在しているETIの文明の個数（確率）が計算できます。しかし、値を推定するする過程で、不明なのは、我々自身の一番身近な内容でした。よく知っているべきはずの内容が実はわからないのです。このドレイクの式は、われわれの科学のレベルを評価する式でもあるのかもしれません。
・天候不順・
北海道の気温が上がっています。
今週にはいってから、天気が悪く、
昨日は、室内はまるで梅雨のような蒸し暑さです。
ただし、これは、北海道に住んでいる人の感想で、
本州の人にとっては、これでも十分快適かもしれません。
もちろん夜は窓を閉めないと、寒くて寝れないほどの気温です。
本当なら今頃はもっと乾燥して、好天が続くはずなのですが、
今年は、天候不順で、なかなか良い天気が長続きしません。
・諦観・
一昨日、次男の体に赤い湿疹ができているのに気づきました。
家内に伝えたら、水疱瘡かもしれないといいます。
幼稚園ではやっているそうです。
急遽かかりつけの小児科に電話したら、診療時間が終わっているが
待っているから来なさいといってくいただきました。
家内が連れて行ったら、やはり水疱瘡でした。
急に発症したようだ。
伝染性の病気なので周りへの気遣いが大変です。
幼稚園、近所で次男が尋ねた家にあわてて電話しました。
次男は親のあわてぶりに驚いたようですが、
予防接種をしているので、それほど変調はなく元気です。
ただ、やはり体がだるかったようで、一昨日の朝は眠いとぐずっていました。
ですからそのときからすでに発病しはじめていたのでしょう。
次男が1、2歳のときに、長男がかかったのですが、次男は発病しませんでした。
早くかかればと思っていたのですが、こればかりはどうしようもありません。
医療の進歩で、症状もそれほどひどくありません。
免疫をつくることが大切です。
土曜日からの旅行も、看護婦の話では、
多分大丈夫であろうということです。
金曜日に診療を受けて医師の判断しだいなのですが、
それによっては、旅行も流れるかもしれません。
ということは、私の調査もできないということになります。
でも、こればかりはいた仕方がないことです。
家族をもつと、致し方ないことがよく起こります。
人間はこのような経験を繰り返して、諦観を学ぶのかもしれませんね。
理論的にETIのいる確率の求める方法が提案されています。
N=R・fp・ne・fl・fi・fc・L
という式です。
ここでN（個)とは、銀河系内の文明の数として計算されるようにしてあります。銀河系内としているのは、現在技術として探索可能な範囲で、ETIの存在が私たちに与える影響を考えるとき、意味のある母集団といえます。そして、ここで文明とは、宇宙空間へ向けて電波による交信能力を持ち、そして実行能力のある文明（カルダショフの分類ではI型文明）です。
この式は、ドレイク（1961）が提唱したもので、ドレイクの式といいますが、ドレイク・セーガンの式とか、グリーンバンク方程式とも呼ばれています。
この式に数値を入れて、確率を求めるのですが、値を考えるに当たって、重要な仮定があります。それはメディオクリティの仮定とよばれるものです。それは、「太陽系あるいは地球は、宇宙で何ら特別な存在ではない」というものです。太陽系や地球で得られたデータを参考に、値を入れてよいという、ありがたい仮定です。太陽系で得られた値を、他の太陽系や太陽系外惑星で確かめられたものがより正しいものとなるはずですから、他の観測データも重要になります。つまり、利用できるものは何でも使っていこうという姿勢です。
では、それぞれの項に値を推定しながら、入れていきましょう。
最初の項はR（個/年）で、銀河系内の恒星の年間生成数です。天文観測と太陽系の理論によれば、太陽質量程度の星の寿命は、100億年程度（10^10年)で、銀河系の星の数は10^11個（数千億個）の桁となります。ですから、平均すると、星の生成率は、年間数十～数個となります。
fp、誕生した恒星が惑星を持つ確率です。太陽系形成の計算機によるシミュレーションや標準形成モデルからは、惑星の形成には必然性がありそうだと考えられています。また観測では、1992年に電波パルサー（PSR 1257+12と呼ばれている）の周りで惑星系の発見されました。その後、2003年12月までに、104の太陽系外惑星系が発見され、そのうちの13個に複数の惑星をもっていることがわかりました。ですから、結論として恒星が惑星系を持つ確立は1に近いと考えられます。
neは、惑星の中で生命生存に適した惑星の存在率です。太陽系では、10個の天体（大きな惑星9個＋月1個）のうち、1個（地球）は条件を満たしているます。メディオクリティの仮定に基づき、10%程度は一般の惑星系でも生命生存に適したものがあると考えられます。地球の知識からは、水が生命の生存を左右すると考えられます。その条件にするのなら、火星にもかつては海がありました。だとしたら、20%という可能性になります。観測では、シャルボノーらのハッブル望遠鏡を使った研究の2002年の報告によれば、HD209458の惑星HD209458bの大気中にナトリウムがあることを発見しました。これは、他の惑星系でも大気があり海の存在を匂わせます。以上のことからneは、0.2と考えられます。
fl（個/個）は、neの惑星から生命が発生する確率です。太陽系でneを満たした天体で生命が誕生して確認されているのは、地球のみです。ですから確率は、0.5となります。しかし、水があれば、生命が簡単に形成される可能性もあります。火星起源の隕石から化石を発見したという報告がありました。現在はまだその化石は生命でとは断定できないと考えられています。また、火星探査では、水探しや生命探しをすることが重要な目的となっています。その結果、もし火星から生命の痕跡が見つかれば、あるいは火星起源の隕石の化石が事実なら、1になります。結論として、現状では、0.5としましょう。
fi（個/個）は、flの生命から知性が発生する確率です。これは残念ながら、不明です。また、fc（個/個）はfiの知性から文明が発生する確率ですが、これも不明です。
L（年）は、その文明の継続する期間で、これも不明です。しかし、現在の文明をみると、メディオクリティの仮定から、最低値を求めることができます。1928年に、ロンドン-ニューヨーク間のテレビ中継放送が成功しました。その後、ニューヨークで定期的テレビ放送が開始されました。人類は電波技術をもって78年経ちます。1936年のベルリン・オリンピックではじめてテレビ中継されました。「コンタクト」という映画では、ヒットラーが開会宣言している映像とされています。それ以降、地球のテレビ電波は、宇宙へ垂れ流し状態となっています。
さてN（銀河系内の文明の数）は、いくつでしょうか。以上の各数値を求めることができれば、現在存在しているETIの文明の個数（確率）が計算できます。しかし、値を推定するする過程で、不明なのは、我々自身の一番身近な内容でした。よく知っているべきはずの内容が実はわからないのです。このドレイクの式は、われわれの科学のレベルを評価する式でもあるのかもしれません。
・天候不順・
北海道の気温が上がっています。
今週にはいってから、天気が悪く、
昨日は、室内はまるで梅雨のような蒸し暑さです。
ただし、これは、北海道に住んでいる人の感想で、
本州の人にとっては、これでも十分快適かもしれません。
もちろん夜は窓を閉めないと、寒くて寝れないほどの気温です。
本当なら今頃はもっと乾燥して、好天が続くはずなのですが、
今年は、天候不順で、なかなか良い天気が長続きしません。
・諦観・
一昨日、次男の体に赤い湿疹ができているのに気づきました。
家内に伝えたら、水疱瘡かもしれないといいます。
幼稚園ではやっているそうです。
急遽かかりつけの小児科に電話したら、診療時間が終わっているが
待っているから来なさいといってくいただきました。
家内が連れて行ったら、やはり水疱瘡でした。
急に発症したようだ。
伝染性の病気なので周りへの気遣いが大変です。
幼稚園、近所で次男が尋ねた家にあわてて電話しました。
次男は親のあわてぶりに驚いたようですが、
予防接種をしているので、それほど変調はなく元気です。
ただ、やはり体がだるかったようで、一昨日の朝は眠いとぐずっていました。
ですからそのときからすでに発病しはじめていたのでしょう。
次男が1、2歳のときに、長男がかかったのですが、次男は発病しませんでした。
早くかかればと思っていたのですが、こればかりはどうしようもありません。
医療の進歩で、症状もそれほどひどくありません。
免疫をつくることが大切です。
土曜日からの旅行も、看護婦の話では、
多分大丈夫であろうということです。
金曜日に診療を受けて医師の判断しだいなのですが、
それによっては、旅行も流れるかもしれません。
ということは、私の調査もできないということになります。
でも、こればかりはいた仕方がないことです。
家族をもつと、致し方ないことがよく起こります。
人間はこのような経験を繰り返して、諦観を学ぶのかもしれませんね。
2006年7月6日木曜日
6_50 宇宙人7：SETI
実際にいくつものSETIがおこなわれています。その方法と結果をみていきましょう。
SETIには対象によって、大きく分けて2つの方法があります。全天をくまなく観測する方法と、目標の星を定めて詳しく調べる方法の2つです。いずれも実際におこなわれたものです。その方法や考え方を見ていきましょう。
プエルトリコにはコーネル大学により運営されている世界最大の電波望遠鏡があります。その望遠鏡が、多数の星でのSETIに利用されました。アレシボ望遠鏡で1日観測すると、デジタルで35GBのデータが得られます。その中からETIの発した信号を探さなければなりません。多分弱い信号となっていて、雑音に紛れそうになっていることでしょう。解析して人工的な信号があるかどうかを調べなければなりません。
非常に多くのデータがあるので、解析には膨大な計算時間が必要となります。そのためには世界最高速のコンピュータをもってしても時間を要します。それに最高速のコンピュータを独占的に使うことは不可能でしょう。そこで、SETI@homeという方法が考えられました。
SETI@homeとは、個人が所有するインターネットに接続しているコンピュータをボランティアと利用させてもらうというものです。コンピュータが利用されてないときに、スクリーンセーバとして作業するソフトを無料配布して、協力してもらおうというのです。
1999年からスタートして、全世界で54万人が参加しました。データは、1.420GHzを中心とした2.5MHzの周波数の信号を、256の部分に分割し、それぞれを約10KHzにして解析作業をします。10KHzの信号は、250KBで1つのワークユニットとしています。それに付加情報を付け加えて340KBのデータを参加者に送ります。もし、信号を見つけたときには、「原則の宣言書」に基づいて、確認をして、広く世界に告知することになっています。
このように各地のコンピュータを利用する手法は、分散コンピューティングとよばれるもので、パーソナルコンピュータでも多数集められると、全体としては強力な計算能力を持つコンピュータとみなせます。
2004年6月からは分散コンピューティングとして新しいソフトウェア（BOINCと呼ばれる）を用いたプロジェクトに移行しました。これによって初代SETI@home（SETI@homeクラシック）は2005年12月15日に終了しました。これは、壮大なる人類全体を巻き込んだ、地球規模の思考実験といえます。
SETI@homeクラシックの結果は、「2003年2月までにうお座とおうし座の間の方角より、人工的な信号が3回受信され、現在は消えている」、というものでした。この信号は現在消えているので、本当にETIからものかどうかを、確認することはできません。
もう一つの近くの星からの電波を丹念に探索する方法として、SETI研究所がおこなっているPhoenix計画があります。地球から2000光年にある2000個ほどの星からの電波を、丹念に探査していこうというものです。
SETI研究所はNPO（非政府組織）ですが、年間4億円の予算を使っています。その大部分を、個人や民間の寄付で運営しています。しかし、いまだに、信号はキャッチされていません。
以上の結果から、確実なETIの存在を示す信号は、まだ見つかっていないことになります。見つかっていないことが、ETIがいないことの証明とはなりません。ですから、続ければそのうち成功するかもしれません。しかし、SETIだけからのアプローチでは、あまり効率よくありません。今までの成果をもとに、別のアプローチを考えてみる必要がありそうです。それは次回としましょう。
・最速のコンピュータ・
SETI@homeが分散コンピューティングとして持っていた計算能力は、
2004年1月で、63 T FLOP/Sという数値でした。
FLOP/Sとは1秒間で計算のステップが何回できるかというもので、
Tとは10の9乗で、63 T FLOP/Sとは
毎秒6300億回のステップが計算できるという途方もない数です。
当時、最高速のコンピュータは、
NEC製の日本のjamstec（独立行政法人海洋研究開発機構）にある
「地球シミュレーター」でした。
その能力は35.86 T FLOP/Sで、2002年から2004年11月まで
世界で最高速のスーパーコンピュータの座にありました。
「地球シミュレーター」は2002年6月に最高速を記録したとき、
当時の第2位コンピュータに、5倍の差をつけてトップを獲得して以来、
2004年11月まで連続でトップを維持していました。
日進月歩のコンピュータの世界で、この記録は驚異的なことでした。
しかし、当時最速のコンピュータである「地球シミュレーター」を
SETI@homeの計算能力は、2倍近くあったのです。
人類の多くの参加した思考実験は、
当時最高の計算能力をもって取り組まれたことになります。
しかし、その結果は、ETIの発見というものではありませんでした。
ちなみに、現在（2006年06月28日）最速のコンピュータは、
アメリカ合衆国カリフォルニアのDOE/NNSA/LLNLという研究組織にある
IBM製のBlueGeneと呼ばれるものです。
その計算能力は280.6 T FLOP/Sというものです。
コンピュータは驚異的な進歩を遂げているのです。
・休日は外で・
いよいよ7月です。
北海道は7月になってから夏らしい暑い天気が続いています。
我が家は最近休日は外で過ごすことが多くなっています。
子どもが参加する行事に親も付き合っているということです。
健康的な生活を送っていて、私も家内も日焼けしています。
しかし、子どもと違って、大人は休日に疲れを取りたいところなのですが、
休日に疲れてしまっています。
外での疲労は、肉体が疲れるのですが、
精神的にはリフレッシュして気持ちがいいものです。
どちらをとるかは難しいのですが、
気持ちの良い季節は、やはり外で太陽の日差しものとで
動き回ることでしょうね。
冬の不足分を取り戻さねばなりませんから。
SETIには対象によって、大きく分けて2つの方法があります。全天をくまなく観測する方法と、目標の星を定めて詳しく調べる方法の2つです。いずれも実際におこなわれたものです。その方法や考え方を見ていきましょう。
プエルトリコにはコーネル大学により運営されている世界最大の電波望遠鏡があります。その望遠鏡が、多数の星でのSETIに利用されました。アレシボ望遠鏡で1日観測すると、デジタルで35GBのデータが得られます。その中からETIの発した信号を探さなければなりません。多分弱い信号となっていて、雑音に紛れそうになっていることでしょう。解析して人工的な信号があるかどうかを調べなければなりません。
非常に多くのデータがあるので、解析には膨大な計算時間が必要となります。そのためには世界最高速のコンピュータをもってしても時間を要します。それに最高速のコンピュータを独占的に使うことは不可能でしょう。そこで、SETI@homeという方法が考えられました。
SETI@homeとは、個人が所有するインターネットに接続しているコンピュータをボランティアと利用させてもらうというものです。コンピュータが利用されてないときに、スクリーンセーバとして作業するソフトを無料配布して、協力してもらおうというのです。
1999年からスタートして、全世界で54万人が参加しました。データは、1.420GHzを中心とした2.5MHzの周波数の信号を、256の部分に分割し、それぞれを約10KHzにして解析作業をします。10KHzの信号は、250KBで1つのワークユニットとしています。それに付加情報を付け加えて340KBのデータを参加者に送ります。もし、信号を見つけたときには、「原則の宣言書」に基づいて、確認をして、広く世界に告知することになっています。
このように各地のコンピュータを利用する手法は、分散コンピューティングとよばれるもので、パーソナルコンピュータでも多数集められると、全体としては強力な計算能力を持つコンピュータとみなせます。
2004年6月からは分散コンピューティングとして新しいソフトウェア（BOINCと呼ばれる）を用いたプロジェクトに移行しました。これによって初代SETI@home（SETI@homeクラシック）は2005年12月15日に終了しました。これは、壮大なる人類全体を巻き込んだ、地球規模の思考実験といえます。
SETI@homeクラシックの結果は、「2003年2月までにうお座とおうし座の間の方角より、人工的な信号が3回受信され、現在は消えている」、というものでした。この信号は現在消えているので、本当にETIからものかどうかを、確認することはできません。
もう一つの近くの星からの電波を丹念に探索する方法として、SETI研究所がおこなっているPhoenix計画があります。地球から2000光年にある2000個ほどの星からの電波を、丹念に探査していこうというものです。
SETI研究所はNPO（非政府組織）ですが、年間4億円の予算を使っています。その大部分を、個人や民間の寄付で運営しています。しかし、いまだに、信号はキャッチされていません。
以上の結果から、確実なETIの存在を示す信号は、まだ見つかっていないことになります。見つかっていないことが、ETIがいないことの証明とはなりません。ですから、続ければそのうち成功するかもしれません。しかし、SETIだけからのアプローチでは、あまり効率よくありません。今までの成果をもとに、別のアプローチを考えてみる必要がありそうです。それは次回としましょう。
・最速のコンピュータ・
SETI@homeが分散コンピューティングとして持っていた計算能力は、
2004年1月で、63 T FLOP/Sという数値でした。
FLOP/Sとは1秒間で計算のステップが何回できるかというもので、
Tとは10の9乗で、63 T FLOP/Sとは
毎秒6300億回のステップが計算できるという途方もない数です。
当時、最高速のコンピュータは、
NEC製の日本のjamstec（独立行政法人海洋研究開発機構）にある
「地球シミュレーター」でした。
その能力は35.86 T FLOP/Sで、2002年から2004年11月まで
世界で最高速のスーパーコンピュータの座にありました。
「地球シミュレーター」は2002年6月に最高速を記録したとき、
当時の第2位コンピュータに、5倍の差をつけてトップを獲得して以来、
2004年11月まで連続でトップを維持していました。
日進月歩のコンピュータの世界で、この記録は驚異的なことでした。
しかし、当時最速のコンピュータである「地球シミュレーター」を
SETI@homeの計算能力は、2倍近くあったのです。
人類の多くの参加した思考実験は、
当時最高の計算能力をもって取り組まれたことになります。
しかし、その結果は、ETIの発見というものではありませんでした。
ちなみに、現在（2006年06月28日）最速のコンピュータは、
アメリカ合衆国カリフォルニアのDOE/NNSA/LLNLという研究組織にある
IBM製のBlueGeneと呼ばれるものです。
その計算能力は280.6 T FLOP/Sというものです。
コンピュータは驚異的な進歩を遂げているのです。
・休日は外で・
いよいよ7月です。
北海道は7月になってから夏らしい暑い天気が続いています。
我が家は最近休日は外で過ごすことが多くなっています。
子どもが参加する行事に親も付き合っているということです。
健康的な生活を送っていて、私も家内も日焼けしています。
しかし、子どもと違って、大人は休日に疲れを取りたいところなのですが、
休日に疲れてしまっています。
外での疲労は、肉体が疲れるのですが、
精神的にはリフレッシュして気持ちがいいものです。
どちらをとるかは難しいのですが、
気持ちの良い季節は、やはり外で太陽の日差しものとで
動き回ることでしょうね。
冬の不足分を取り戻さねばなりませんから。
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