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冥王星の海でも地球の海底のようにメタンハイドレートが存在できる?
2021年01月19日 (火) | 編集 |
FC2 トラックバックテーマ:「小さなものから大きなものまで!なにか才能はありますか?」
准教授は、冥王星の海を、長期間保つためのアイデアを、いつも頭の片隅で
考え続けていたといいます。

“ある時、別の研究グループに参加して、そこで物質科学の人たちと出会った
わけです”

“聞いた直後は、当然、自分の研究の話しは考えてなくて、彼らの発表を、
すごいなと思って聞いていたのですが、そこからだいぶ経ったある時、自分の
研究に、彼らが話していたメタンハイドレートを入れてなかったなと思ったのです”

“で、試しに、ちょっと入れてみたら、すごい効果があると…”

“自分の謎が、一気に解けたという事で、研究が本格的にスタートしたと”

准教授に、ひらめきをもたらした研究者を、訪ねました。

神戸大学の准教授はメタンと水からなる化合物メタンハイドレートの専門家です。

高圧の海底にメタンが供給されると、そのメタンが水と反応し、一見、氷の様な
メタンハイドレートと呼ばれる個体になります。

准教授は日本近海でフィールド調査を重ね、メタンハイドレートの性質を調べて
来ました。

“もともと私は、計算とかをするタイプではなくて、実験室で実験をする研究者
だったので、イメージとして、こんな事が出来たらいいな、あんな事が出来たら
いいな、起こっているんじゃないかな…というような事を、簡単な絵にして、
研究会で出させていただいたのですが…”

“それを見た、北海道大学の准教授が、おお!これは面白いと思って、研究を
スタートされて”

“いわゆる、本当に、異分野の方とのコラボレーションという、何か、典型的な
展開だったなと思います”

冥王星の海でも、地球の海底のように、メタンハイドレートが存在できるので
しょうか?

北海道大学の准教授は、再び、北海道大学の教授を訪ねました。

“メタンの必要な量を計算してみたのですが…”

メタンハイドレートが存在するためには、海に安定的にメタンが供給される
必要があります。

‘この有機物の量って、ばかになんない可能性があって…’

教授は、核に含まれる有機物が熱で分解される事で、メタンが供給される
可能性を指摘しました。

“じゃあ、冥王星の中の温度を計算して、45億年間、ずっと岩石核が温かいか
どうか。 これを調べれば、いいっていう事ですね”   ‘うん’

共同研究者の北海道大学の教授は、言う。

‘太陽から、うんと離れた環境で出来た天体というのは、大量の有機物も
同時に含んでいるらしいと。 氷と、有機物と、それから岩石成分ですよね’

‘という事が、以前の研究から分かっていて、冥王星も多分そういったものが
集まって出来たのだろうという風に考えると、冥王星の内部に有機物がある
という事は、非常に自然な事で…’

‘それが、じわじわと温められて行ったとすると、メタンも出て来るはずだという
事ですよね’

冥王星の内部に、大量の有機物が存在するというアイデアのもとは、身近な
ところにありました。

北海道大学低温科学研究所の教授は、惑星の材料になる、宇宙空間に漂う
氷の研究を、30年余りにわたって続けて来ました。

超高真空状態の容器に、微量のガスを入れて冷やす事で、宇宙空間の氷を
実験室で再現しています。

“宇宙では有機物もたくさん存在していまして、有機物が出来る時には、氷が
大変、重要な役割を果たしています”

教授が注目しているのは、オリオン星雲のような、星や惑星が生まれる前の
領域です。

そこではチリの表面に、水やアンモニア・一酸化炭素などの単純な分子が
くっつき、氷となります。

そこに紫外線が当たると、アンモニアや一酸化炭素などが反応を起こし、複雑な
有機物が生まれるのです。

冥王星は、氷と有機物に覆われたチリが、くっつき合って行き、次第に大きく
なって生まれたと、考えられています。

北海道大学の准教授は冥王星の海にメタンハイドレートが存在すると想定し
計算をやり直しました。 その結果は、目をみはるものでした。

“先ほどと同じように、冥王星は表面から熱を、どんどん逃がしています”

“下から… 岩石核から熱が供給されているわけですが、先ほどは、すごい
勢いで、どんどん逃げて行ったわけですが、ちょうど、この海の上に、メタン
ハイドレートが断熱材の役割をして、この海は温かいのですが、その上にある
氷は冷たいという風にすると、海はほとんど凍らないという事を示しています”

メタンハイドレートを考慮すると、2つの謎が同時に解決したと、いいます。

水より軽いメタンハイドレートは、海の天井部分に、薄い層を作ります。

この層が熱を閉じ込め、海が凍るのを防ぎます。

一方、内部の熱が伝わって来ない外側の氷は、より低温になります。

すると強度が増し、一部が盛り上がった形が、長期間、保たれる事になるの
です。

“今までは、何か1つの事を説明するのに、極端なアイデアを持って来て、
そうすると別の謎は、もっと解けなくなるという風になっていたわけですが、
シンプルかつ合理的なアイデアでもって、この2つの相反するような謎が簡単に
解けるというのは、もう、驚きでしたね”