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研究の紹介

地球惑星科学とは

 われわれの住む地球は太陽の周りを公転する惑星の1つです。月は地球の周りを公転する衛星です。太陽、惑星、衛星、小惑星、彗星などの全体のことを太陽系といいます。太陽系の惑星の中で、地球は液体の水がある唯一の惑星です。地球がもしも太陽にもっと近ければ水は蒸発してしまったかもしれません。遠ければ全体が凍ってしまったでしょう。水の存在こそが、私たち人類を含む生命活動の源だと考えられています。

 地球の表面付近は地殻と呼ばれ、大陸と海底では性質が異なります。その下にはマントルがあり、岩石でできているにもかかわらず対流運動をしています。地球の中心部には鉄を主成分とする核があり、一部は融けて液体です。その複雑な運動により地球の磁界が形成されていると考えられています。

夕暮れの黒潮域での採泥観測

 地殻やマントル上部は硬い板状でプレートと呼ばれています。プレートは毎年少しずつ移動しており、地震や火山などの活動を引き起こします。地球の長い歴史の間にプレートが別れたり合体したりすることにより、大陸の形が変わってきました。

 地球の表面は大気に覆われています。台風の強い渦運動は熱い海水から生じる水蒸気が含むエネルギーと地球の自転運動のために起こります。プレートの運動、太陽活動、生命活動などにより、大気の組成変化や気候変動が引き起こされます。もっと上空に行くと電磁圏とよばれる希薄なプラズマ(電子やイオンからなる気体)があり、地球の磁界や太陽からやってくる高速のプラズマの流れと相互作用して、オーロラなどの現象を引き起こします。

 このようなダイナミックな地球惑星の姿を太陽系が誕生した46億年前から、現在、未来にわたって探求するのが地球惑星科学です。

コンピュータ中で再現されたオゾンホール(左)と、カッシーニ探査機が撮影した木星(右)

九州大学の地球惑星科学科の特徴

 地球惑星科学科の研究対象は、太陽系惑星、電磁圏・惑星プラズマ、大気・海洋、地球表層および内部に広がっています。その中で、地球と太陽系の起源と進化、宇宙圏・流体圏の構造や循環、固体地球内部と地表の構造・その形成過程・そこでの物質循環、生命の発生と進化、地球惑星環境の過去・未来などのテーマが研究されています。

(左):小惑星イトカワの表面にあった試料が、太陽からの放射線である太陽風の影響をどのように受けているかを調べています。試料は大気に触れないよう窒素雰囲気中で取り扱います。
(右):宇宙からやってきた微小な地球外物質である宇宙塵を調べています。透過電子顕微鏡で観察するため、0.1ミクロンの薄さにダイヤモンドの刃で切り出します。大気中の埃の影響を減らすためにクリーンブース内で宇宙塵を取扱っているところです。

 現在はテクノロジーの世紀です。その全てを動員するのが地球惑星科学科です。IT化された観測機による世界同時観測、世界中のデーターを短時間で集める衛星観測、自然のコピーを計算機の中に作るスーパーコンピューティング、大量のデーターを一度に分析するコンピューター解析、超精密物質分析などが実現し、複雑な自然を複雑なまま扱う研究が可能になりました。地球惑星科学科ではこれらの進んだ技術を開発・応用し、地磁気世界ネットワーク観測、地震・火山の地球物理観測、宇宙プラズマ・気候・台風・オゾンホール・マントル対流・火山・惑星形成の数値シミュレーション、世界気象データーの総合解析、隕石や鉱物の精密分析、火山の掘削、深海底探査、野外地質調査、地下高圧環境の室内実験、原始生命に近い微生物の研究、人工衛星や探査船による共同観測などを進め、複合システムの科学を開拓しています。

 地球惑星科学科ではこれらの学習を通じて、基礎科学全般を身につけると同時に、複雑な自然を観察・解明する能力を養い、21世紀の科学・技術・社会を担う人材や、地球環境の変動、自然災害などの予測を行う専門家を育成します。

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