2023年1月26日木曜日

6_198 ボイジャーは生きている 3:得がたい情報

 遠くにいるボイジャーは、現在も観測装置は稼働中で、データを送り続けています。昨年、ボイジャー1号から、変なデータが送信されてきました。改修するエンジニアたちがいました。


 ボイジャーは45年も前の探査機なので、装置はすべてその当時のものです。電源も観測装置も老朽化しているのですが、観測は継続されています。コンピュータはすでに作動しなくなっているのですが、データは送られてきていました。ところが、2022年5月に変なデータが送信されてきました。
 この不具合にNASAのエンジニアが対処をしていました。不具合は、姿勢制御システムが不正確な情報を送っていることがわかってきました。
 45年も前の古い探査機なので、対処は困難を極めました。運用のためのドキュメント類は受け継がれていました。しかし、長い年月とともに、エンジニアも入れ替わり、重要なドキュメント類も失われ、保存場所もわからなくなっていたそうです。
 当時は、ドキュメント類をライブラリにして保存することもされてませんでした。もちろん現在では、きっちりと保存する体制は捉えてられています。エンジニアの自宅のガレージに保存さているものもあったそうです。当時の担当者の名前からたどり着かなければならず、見つけるのが大変だったとのことです。しかし、なんとかドキュメントは発見されました。なんとか関係するドキュメントを掘り出して、対処法を見つけ出しました。その結果、8月30日には解決したと発表されました。
 故障していたコンピュータを経由してデータを送ってきたことが、異常なデータ送信の原因だと判明しました。しかし、その異常が発生した理由は解明されていません。探査機の老朽化と宇宙空間の状況によって引き起こされたのではないかとエンジニアたちは考えていますが、確かなところは不明です。
 1970年代の古い装置ですが、探査データは、デジタルで処理され送信さてきています。観測装置の補修もデジタル信号を送ることで対処されることになります。しかし、まずは担当者を探すること、関連するドキュメントを見つけること、分厚いドキュメントから対処法を探すという、限りなくアナログ的な対処でした。
 これまで人類は、太陽系内からしか調べることができませんでした。今でもほとんどの探査はそうです。しかし、ボイジャーは、太陽系の中から外への移り変わりを、継続的な情報として送信してくれました。今でも太陽系外からの情報を送り続けています。これは長い年月をかけて、長い旅をしなければえられない情報です。
 今後も探査活動を続けることを願っています。

・真冬日・
北海道はここしばらく、真冬日が続いています。
晴れば、室内は暖かくはなるのですが、
陰ったり、朝夕になると、急激に冷え込んできます。
自宅のストーブも通常の燃焼では寒いので
朝夕は、火力を高くしています。
真冬日は、体がこわばるのか
肩もこりそうになります。

・記憶、記録すること・
故障した実物を見ることができれば、
対処や修理ができるかもしれません。
遠くで見えないところにある探査機です。
しかも、情報のやり取りも
45年前の方法でしなければなりません。
対処もドキュメントがあったからできました。
ドキュメントの存在を記憶していた
人の存在も重要でした。
記憶、記録に残すことは大切ですね。

2023年1月19日木曜日

6_197 ボイジャーは生きている 2:太陽系外

 ボイジャーは慣性飛行を続けています。観測装置も、現在も運用中です。ボイジャーは、太陽系の外にいるのですが、太陽系とはどこまででしょうか。ボイジャーの位置を知ることで、太陽系の構造を知ることもできます。


 ボイジャー1号も2号も、現在、太陽から遠く離れて飛行しています。2022年8月現在、2号は地球から195.2億kmのところに、1号の方が遠くに達していて238億kmのところにいます。1号の位置は、人類が送り出した探査機(人工物)でもっとも遠くにいることになります。
 1号も2号も、太陽系を脱出しています。太陽系を脱出しているといったのですが、そもそも太陽系の範囲とは、どこまでをいうのでしょうか。
 私たちがよく知っている、もっとも遠くの天体は冥王星でしょう。冥王星は準惑星に区分されています。その外にはも天体が見つかっています。その領域は、冥王星も含めて、「カイパーベルト」と呼ばれる領域になり、天体が多数あると考えられています。この領域を飛行しています。
 太陽から放出されるプラズマやイオンなどの粒子を「太陽風」と呼びます。太陽風が届く範囲を「ヘリオスフェア」といいますが、それが太陽系の範囲となります。銀河から飛んでくる粒子を「銀河風」といいます。太陽風と銀河風がぶつかるところが遷移帯となって境界になります。
 ボイジャー1号は、2004年12月に、太陽から140億kmのところでヘリオスフェアを抜け出しました。ボイジャー2号は、2018年11月5日に、約178億kmで飛び出しました。ボイジャーはいずれも、カイパーベルトの遷移帯を飛行しています。
 カイパーベルトの外にも天体があると考えられています。その領域は、「オールトの雲」と呼ばれ、小天体が多数ある領域だと考えられています。オールトの雲の小天体は、水、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンなどの氷からなる彗星のようなものです。太陽系に彗星となって飛んでくる「彗星の巣」となっているのではないかとも考えらえています。
 ボイジャーからは、磁場センサーやエネルギー粒子観測装置、プラズマ観測装置などで、現在も観測を続けています。そのデータが送られてきています。そんなボイジャー2号から2022年5月、不可解なデータを送っていました。その内容は次回としましょう。

・緊急帰省・
先週の9日月曜日に親族に関する連絡があり、
急遽、帰省することになりました。
京都に1週間滞在しました。
今週の月曜日から大学に復帰しました。
校務がいろいろたまっていたので、
ドタバタしています。
今週で講義が終わるので、
その対処も必要になっています。

・寒波来襲・
先週は関西は3月や4月の暖かさでした。
北海道も暖かく、雪が一気に融けていました。
その直後に寒波がきて、融けたあとが、
ツルツルのアイスバーンになっていました。
さらに大雪でアイスバーンの上に
ふかふかの雪が積もり滑りやすくなっています。
北海道は今週は寒波になっています。

2023年1月12日木曜日

 6_196 ボイジャーは生きている 1:遠く離れても

 45年以上に渡って稼働している探査機があります。その探査機は1977年に打ち上げられた、ボイジャー1号と2号です。現在も、太陽系から遠く離れたところから信号を送ってきています。


 ボイジャーという探査機を知っているでしょうか。科学や宇宙に惹かれるきっかけのひとつにもなった人もいることでしょう。昔の科学少年には、馴染み深い探査機でしょう。かなり昔に打ち上げられた探査機なので、若い人は知らないかと思います。
 ボイジャーには1号と2号があります。1号は1977年9月5日に、2号は同年8月20日に打ち上げられました。いずれも外惑星の探査をしました。続けて打ち上げられたのは、木星、土星、天王星、海王星が絶妙の位置関係になっていたためです。スイングバイという省エネの飛行方法を用いることで、外惑星まで到達できる条件を満たしていました。うまくコースをとることで、スイングバイですべての惑星の探査ができる位置になっていました。このような条件は、今後、175年後までこないという、絶好のチャンスでした。
 1号では、木星と土星を、2号では木星、土星、天王星、海王星を観測しました。いずれも成功して、惑星やその衛星から、次々と新発見をしていきました。なにより、人類にはじめて鮮明な外惑星の姿を見せてくれました。それが科学に興味をもった子どもたちには、大きな夢を与えました。
 ボイジャーは、いいことだけでなく、いろいろな考えさせられることがありました。
 そのひとつは、エネルルギー源として原子力電池を用いていたことでした。当時は、外惑星の探査では、太陽から遠くなり、ソーラ発電機の効率もよくなかったので、ソーラ発電は利用できませんでした。そのため、原子力電池が使用されていました。
 原子力電池とは、半減期の長い放射性核種(プルトニウム238やポロニウム210、ストロンチウム90など)が崩壊するときの熱エネルギーを、熱電変換素子で発電するものです。もし探査機が事故で地球に落下すると、放射性物質での汚染が起こる危険性があります。実際にそのような事故が起こり、大気中にプルトニウムが放出、拡散し、検出されたこともありました。現在では、ソーラ発電の効率が良くなったので、地球近傍では原子力発電の探査機は使われなくなりました。
 もうひとつは、異星人に向けて人類からのメッセージを記録したレコードが付けられたことです。このレコードは、金メッキされていたためゴールドレコードと呼ばれています。レコードには、115枚の地球の画像と、自然の音として「地球の音」と、90分間の音楽、55の言語でのあいさつが記録されていました。レコード面には、再生方法とともに、地球の位置が特徴的な14個のパルサーから示されていました。人類の情報が、もし悪意をもった異星人に知られたら、将来に不安や不利益を生じないかという問題です。
 いろいろな課題がありますが、現在もボイジャー1号も2号も飛行を続けています。それぞれからの信号は地球に届いています。遠くにいるボイジャーの最近の話題を、次回から紹介していきます。

・航海者・
ボイジャー voyager とは、航海者という意味です。
ボイジャーは名前の通り宇宙空間を航海しています。
1号と2号は、今ではかなり遠くにいますが、
お互いは、離れた位置にいます。
それは外惑星の探査のために
たどったコースが少し違うためです。
少しの違いが、時間が経過することで
大きな違いとなっています。
地球から遠く離れたところを
今も生きて(通信可能)航海しています。

・大学入学共通テスト・
今週末は大学入学共通テストが
2日間にわたって実施されます。
毎年、大学の全教職員が試験業務を
分担して担当することになります。
ミスがあると、受験生に大きな不利益となるので
毎年講習を受けて臨むことになります。
北海道は、雪で公共の交通機関で遅延があると
それに応じて試験時間を変更することになります。
そのような事態が起こらないことを願っています。

2023年1月5日木曜日

6_195 熊楠の不思議

 今回のエッセイは、今年考えるべきことの整理ともなります。今後の思索のための方向性を示そうと考えました。少々、複雑な内容になりますが、お付き合いいただければと思います。


 今年の4月から半年間、校務から離れてサバティカル(研究休暇)で、愛媛県西予市城川町に滞在します。その時の研究テーマは2年前の申請時に決めています。地質学を中心にして、哲学的思索、科学教育も含むものになっています。なによりライフワークの締めくくりをするために、頭の整理をしたいと考えています。そのために、静かでじっくりと思索に取り組める環境が重要になると考えています。その場として、今回滞在する城川がベストだと考えています。
 どのようなことを考えるかというと、可知と不可知の境界についてです。自然科学は、研究者の好奇心に駆動されて、未知の世界を探ることです。では、科学はどこまで未知の世界を解明できるのでしょうか。そもそも未知の世界とはどのようなものでしょうか。科学はそれを示すことはできるのでしょうか。
 未知のすべてを解明するのは困難でしょう。なぜなら、解明されたことがひとつあったとしても、それに関連して次々とわからないことが出てきます。可知の外には、広い不可知の世界が広がっていると考えられます。可知の不可知の境界を、どのように捉えるかということを、考えていきたいと思います。
 そのような探究には、南方熊楠の思索が参考になるのではないかと、以前から考えています。熊楠の思索は、密教の体系を西洋的な論理性で説明しています。宗教的な部分はあるので、その考え方は、非常に参考になり、重要だと思っています。現在の理解の範囲で述べていきましょう。
 この世は、過去から現生に現れる因果によって成り立っている世界(胎蔵界)があります。因(原因)と果(結果)の関わりには縁と起があり、それは非常の広大です。一方、不思議を司る真理の世界(金剛界)があり、こちらは可知の部分があります。人が解明可能なのは金剛界となります。胎蔵界と金剛界がこの世を構成しています。
 金剛界の真理を探究して悟った賢者(仏)は、その真理を言語化していきます(真言と呼ぶ)。しかし、悟りも人によって異なった言語化がなされていきます(金剛の相承)、そのため、違いは人や時代によって変化していきます。金剛の世界を理解するにしても、一筋縄ではいかないようです。しかし、すべての科学(自然も人文、社会科学も)は、金剛界の解明を目指すことになります。
 解明すべき不思議には、心(不思議)、物(不思議)、事(不思議)、理(不思議)、そして大不思議があります。心(精神界)と物(自然界)の関わりを、熊楠は事(理事とも呼んでいます)といいました。心不思議は心理学が、物不思議は自然科学で解明可能ですが、その領域は狭いものです。
 金剛界の理(不思議)は、絡み合った糸のように複雑で、いくつかの理が交わった萃点(すいてん)に、解明の緒(いとくち)があります。しかし、不思議には、理と萃点をもった可知の理の外にもあり、それが不可知の大不思議となります。可知の理と不可知の理の構造(不思議で分類)を、物心事(すべては理不思議となる)で見ることには限界があると、熊楠はいいます。
 その不可知やこの世の構造をどう捉えるかを、熊楠は独自の図を使って説明しています。事が力によって名として伝わり、それを心に映して生じるものが印となると、熊楠は金剛を深く解析していきます。
 少々長くなりましたが、このような熊楠の思索について、サバティカルの時に読み込んでいこうと考えています。文献はあるので、あとは読んで、自分なりに解釈していく作業となります。

・大雪・
先日、北海道のわが町周辺は
大雪にみまわれました。
明け方までは、通常の積雪ですが、
朝から日中で吹雪いてきて、
30cm以上も積もったようです。
でも、今まで比較的少ない積雪だったので
一気に取り返すように降りました。
白い正月となりました。

・腰痛・
正月の2日、風呂に入っている時
突然、腰痛がでました。
最初の部分的な痛みでしたが、
3日には、一日中、痛みました。
4日には大学でてきて、動き出しました。
少しでも動いていると
痛みは残っていますが、和らぎます。
これが私の腰痛への対処です。

2022年12月29日木曜日

3_209 下部マントルの鉱物 6:課題

 隕石から見つかったアルミニウムを含んだブリッジマナイトは、下部マグマオーシャンでできた可能性が指摘されました。しかし、いくつかの課題を解決する必要もありそうです。


 下部マグマオーシャンの鉱物を推定して、それに相当するものが、特別な条件をもった隕石の中から見つかりました。しかし、下部マグマオーシャンの鉱物と隕石の鉱物が同じとみなすには、いくつかの課題を解決しなければなりません。
 課題として、現在の下部マントルの化学組成、下部マグマオーシャンの条件、下部マントルと下部マグマオーシャンの関係、隕石の衝突溶融の場とマグマオーシャンの関係などを解決していく必要があります。
 下部マントルのブリッジマナイトにアルミニウムが多く含まれているという推定では、下部マントルを原始的なマントル(primitive mantle)を想定して合成実験をしているものが多くあります。原始的マントルでは化学的分化をしていない、アルミニウムが多いという前提条件をおいているため、アルミニウムが多いブリッジマナイトが合成されてきます。その前提を隕石の衝突場は満たしていました。しかし、もし下部マントルも化学的分化をしていたら、アルミニウムが多い下部マントルにはなっていないかもしれません。
 2つ目の下部マグマオーシャンの条件は、現在の下部マントルの条件まで溶けていたかどうかです。溶けていた範囲の見積もりには、数10kmから2000kmまであります。小さな見積もりであれば、現在の下部マントル(深度は660から2700km)に達していません。大きな見積もりならば、2000kmまでマグマになっていたと考えられますので、下部マントルまで達しています。下部マントルのブリッジマナイトが下部マグマオーシャン由来と考えるならば、下部マントルの大部分まで溶けていたということになります。どこまで融けていたのかが今後の課題です。
 もし下部マントルまでマグマオーシャンになっていたとしたら、液体状態なので、速い対流が起こっていたはずです。化学的分化が活発で表層では、アルミニウムがもっと濃集するような状態で、月の高地を形成している斜長岩の陸地が形成されていたかもしれません。そうなると、下部マグマオーシャンのアルミニウムが枯渇していくことになります。
 隕石の衝突による溶融場は、瞬間ですが高温高圧状態になります。報告された隕石は、普通コンドライトという未分化の母天体が変成作用を受けてできたものです。衝突で溶融したところを、下部マントルあるいは固化した下部マグマオーシャンと見立てています。核の成分が分化していたのでしょうか。普通コンドライトでは分化していません。もし鉄が分化していなければ、化学的条件が異なってきます。化学的条件をどう考えるのでしょうか。
 現在の地球と隕石と比べるためには、多くの前提条件を設けなければなりません。課題がまだまだありそうです。しかし、今回の発見は、研究の進展に大きな契機になります。課題をひとつひとつ解決していくことで、新たな展開が可能になるはずです。現在と過去の地球内部が、隕石と関連させて捉えられていくようなことも進んでいくはずです。

・COVID-19との1年・
コロナ禍での生活も3年近くなりました。
初期と比べると驚くほどの感染者数ですが、
聞き慣れて驚きもしない情報になりつつあります。
感染対策も当たり前で、自粛も慣れっこになってきました。
感染者も身近に多数でています。
COVID-19とともに暮らした1年となりました。
来年以降は、COVID-19もインフルエンザのように
当たり前の感染症になっていくのでしょうか。

・ご愛読に感謝・
今年最後のエッセイとなりました。
この1年間、愛読ありがとうございました。
2000年9月にこのエッセイを発行をはじめて
22年以上も毎週発行を継続できました。
発行当時はメールマガジンも新しい手段でしたが、
今で文字だけのシンプルな形式は
多数のインターネットの情報の中に
埋もれてしまっている媒体です。
そんな埋もれた情報から、
このメールマガジンを購読を
継続をされている皆様に感謝申し上げます。
読者がおられるので
毎週発行していくモチベーションになっています。
来年も引き続きよろしくお願い申しあげます。

2022年12月15日木曜日

3_207 下部マントルの鉱物 4:ブリッジマナイト

 隕石内の衝突の痕跡で、高温高圧状態の鉱物がみつかりました。以前に見つかっていた同じ鉱物とは、化学的特徴がかなり異なっていました。その違いは何を意味するのでしょうか。


 隕石から、再びブリッジマナイトが見つかったという報告がありました。2021年10月に、PNAS(米国科学アカデミー紀要)に
Natural Fe-bearing Aluminous Bridgmanite in the Katol L6 chondrite
(カトールL6コンドライトから天然の鉄を含むアルミニウム・ブリッジマナイト)
という論文が掲載されました。カトール(Katol)という変成をうけた普通コンドライト(L6に分類されるよく見つかる隕石)から、高温高圧条件でできる鉱物であるブリッジマナイトを発見したという報告です。発見自体は、前回紹介したように、別の2種の隕石から見つかっており、鉱物となり、命名もされました。別の隕石ですが、再度、同じ鉱物を報告するということは、新知見があったからです。鉄を含み、アルミニウムに富むブリッジマナイトというべき特徴を持っていたことが、新しい発見となります。
 カトール隕石でブリッジマナイトが見つかったのは、衝突で岩石がいったん溶けて固まった部分でした。衝撃によって発生した高温高圧条件(約23〜25GPa)で、瞬間的ですが岩石(母天体と隕石)が融けてマグマができ、再度岩石として固まったという場が想定されます。
 最初に見つかったブリッジマナイトは、頑火輝石(エンスタタイト)の組成((Mg、Fe)SiO3という構造式)の鉱物が、高温高圧条件でペロブスカイト構造になったものです。
 今回見つかったのは、論文のタイトルのように鉄とアルミニウムを含んだブリッジマナイトでした。以前に見つかったものもマグネシウムも含んでいるのですが、カトール隕石のものは、鉄とマグネシウムの比率も違っています。
 ブリッジマナイトの他にも、メージャライト(majorite)と硫化鉄も一緒に形成されています。鉄(Fe3+)の比率(Fe3+/ΣFe = 0.69 ± 0.08)が共存するメージャライト(0.37 ± 0.10)とは違っているのですが、これは合成実験の結果と一致しています。
 なによりも、アルミニウムを含んでいることが、大きな違いとなっており、新知見となります。アルミニウムを含むことが、どのような意味をもつのでしょうか。次回としましょう。

・大雪・
北海道は先週はじめから、寒波の来襲しました。
各地でも大雪になってのですが、
わが町でも今シーズン、はじめての大雪となりました。
前日に激しい降雪でしたが、翌日は晴れました。
わが町で、はじめて除雪車が入りました。
いよいよ冬本番となりました。
私は完全に厳冬期仕様の装いとなっています。

・前泊・
このエッセイは前週末に予約配信しています。
月曜日に校務があり、
車で出張することになっていました。
先週同じ地域に出張された先生の話しによると
高速道路がアイスバーンになっており
50km/h制限となっていて、夏より1時間以上も、
時間がかかるとのことです。
朝から校務があるので、
急遽、前泊することにしました。
そのため、日曜日の午後からでかけます。
幸い宿も取れたので、時間を使ってしまいますが、
重要な校務を優先することにしました。
卒業研究も一段落したので、のんびりしてきます。

3_207 下部マントルの鉱物 4:ブリッジマナイト

 隕石内の衝突の痕跡で、高温高圧状態の鉱物がみつかりました。以前に見つかっていた同じ鉱物とは、化学的特徴がかなり異なっていました。その違いは何を意味するのでしょうか。


 隕石から、再びブリッジマナイトが見つかったという報告がありました。2021年10月に、PNAS(米国科学アカデミー紀要)に
Natural Fe-bearing Aluminous Bridgmanite in the Katol L6 chondrite
(カトールL6コンドライトから天然の鉄を含むアルミニウム・ブリッジマナイト)
という論文が掲載されました。カトール(Katol)という変成をうけた普通コンドライト(L6に分類されるよく見つかる隕石)から、高温高圧条件でできる鉱物であるブリッジマナイトを発見したという報告です。発見自体は、前回紹介したように、別の2種の隕石から見つかっており、鉱物となり、命名もされました。別の隕石ですが、再度、同じ鉱物を報告するということは、新知見があったからです。鉄を含み、アルミニウムに富むブリッジマナイトというべき特徴を持っていたことが、新しい発見となります。
 カトール隕石でブリッジマナイトが見つかったのは、衝突で岩石がいったん溶けて固まった部分でした。衝撃によって発生した高温高圧条件(約23〜25GPa)で、瞬間的ですが岩石(母天体と隕石)が融けてマグマができ、再度岩石として固まったという場が想定されます。
 最初に見つかったブリッジマナイトは、頑火輝石(エンスタタイト)の組成((Mg、Fe)SiO3という構造式)の鉱物が、高温高圧条件でペロブスカイト構造になったものです。
 今回見つかったのは、論文のタイトルのように鉄とアルミニウムを含んだブリッジマナイトでした。以前に見つかったものもマグネシウムも含んでいるのですが、カトール隕石のものは、鉄とマグネシウムの比率も違っています。
 ブリッジマナイトの他にも、メージャライト(majorite)と硫化鉄も一緒に形成されています。鉄(Fe3+)の比率(Fe3+/ΣFe = 0.69 ± 0.08)が共存するメージャライト(0.37 ± 0.10)とは違っているのですが、これは合成実験の結果と一致しています。
 なによりも、アルミニウムを含んでいることが、大きな違いとなっており、新知見となります。アルミニウムを含むことが、どのような意味をもつのでしょうか。次回としましょう。

・大雪・
北海道は先週はじめから、寒波の来襲しました。
各地でも大雪になってのですが、
わが町でも今シーズン、はじめての大雪となりました。
前日に激しい降雪でしたが、翌日は晴れました。
わが町で、はじめて除雪車が入りました。
いよいよ冬本番となりました。
私は完全に厳冬期仕様の装いとなっています。

・前泊・
このエッセイは前週末に予約配信しています。
月曜日に校務があり、
車で出張することになっていました。
先週同じ地域に出張された先生の話しによると
高速道路がアイスバーンになっており
50km/h制限となっていて、夏より1時間以上も、
時間がかかるとのことです。
朝から校務があるので、
急遽、前泊することにしました。
そのため、日曜日の午後からでかけます。
幸い宿も取れたので、時間を使ってしまいますが、
重要な校務を優先することにしました。
卒業研究も一段落したので、のんびりしてきます。