宇宙地球部会（東京大学大学院総合文化研究科）

【要旨】オフィオライトは、造山帯に取り込まれた多様な性質をもつ海洋リソスフェアの断片である。その起源については長年にわたって議論されてきたが、近年では一部のオフィオライトが沈み込み帯やマントルプルームに由来することが明らかになってきている。沈み込み帯起源のオフィオライトに関する研究は、海洋プレートの沈み込みに伴う島弧形成の初期過程から、大陸地殻の形成に至るまでの沈み込み帯の成長履歴や、マントルウェッジにおける物質循環の解明に貢献することが期待される。一方、マントルプルーム起源のオフィオライトは、地球内部のダイナミクスの長期変動や深部マントル物質の性質の解明に貢献するだけでなく、他の地球型惑星における火成活動の理解にも寄与する可能性を持っている。本講演では、オフィオライト研究および海洋底掘削によって得られた最新の研究成果と、それに基づく今後の展望について紹介する。

【要旨】: 初検出の行われた2015年から10年、重力波天体は連星ブラックホール合体を主として300近くが発見され、恒星質量ブラックホールに対する我々の理解は大きく進んだ。最近では超大質量ブラックホールからの重力波も、パルサータイミングアレイ実験によってその兆候が報告され、多波長での重力波天文学・物理学も進みつつある。他方、多粒子天文学の対象である連星中性子星合体は発見数がまだまだ少なく、電磁波が検出されたのもGW170817の一例に留まっており、今後の進展が期待される。本講演では、中性子星を構成する高密度物質の性質や、最も安定な鉄を超えた重元素の起源に着目しつつ、今までに得られた成果や将来の展望を議論する。

【要旨】: 宇宙における金やプラチナ、レアアース、ウランなどの元素の起源は物理学・宇宙物理学における長年の未解決問題です。このような重元素は「速い中性子捕獲反応」で作られることが知られていますが、この反応が宇宙のどこで起きているのかは分かっていませんでした。近年、宇宙からやってくる重力波と電磁波を観測する「マルチメッセンジャー天文学」によって中性子星の合体現象で重元素が合成されていることが分かり始めました。しかし、そのシグナルを読み解くのは容易ではなく、どのような元素がどの程度合成されているのかはまだ理解されていません。本講演では、中性子星合体からの電磁波シグナルを解読する研究の成果と、今後の展望についてお話しします。

【要旨】：上野はこれまで初期地球の環境を安定同位体を用いて解読してきた。その結果、無酸素状態の地球初期大気にはCO₂だけでなく一酸化炭素COが含まれていたことを明らかにしてきた。そのような環境は初期の火星でも同様であり、大気中でCOから有機分子が作られる環境(CO world)にあったと考えている。これはNASA  Curiosity  Roverの発見した火星有機物が極度に¹³Cに枯渇する同位体異常を持つ一方で火星大気CO₂はむしろ¹³Cに富むという特徴の原因として有力である。こうした火星や地球の初期環境を踏まえると、次の課題は、当然そこからどのような有機分子が生成するのか、またさらにそこから生命は誕生するのか？という問題が重要となる。講演ではCOと水に太陽光の紫外線があたるだけで、アミノ酸、糖、核酸塩基、膜を作る脂肪酸、中心代謝の伴物質となる有機酸など生命のbuilding blockとなる分子のほとんどが合成されることを示す。従来の生命起源研究においては、主にアミノ酸、糖、核酸塩基の無機的合成を実証することを主眼に研究が行われ、またRNAのような自己複製可能な分子がどのように組立てられるのかが問われてきた。しかし、仮にそれら分子が全て揃った「原始スープ」ができても、それだけで自己複製のプロセスは始まらない。生命がどうやって発生したのか知りたければ、「自己複製」はどうやったら始まるのかを明らかにしなければならない。そこで我々CO world研究グループでは、初期地球環境中でCO/N₂Oルート（あるいはNCHO/NH₃ルート）からアミノ酸が合成される実験事実に基づき、それら特定アミノ酸／有機酸（あるいはそのポリマー）が、共に合成される他の分子と環境の物理化学条件に支えられ、それ自身を増幅する化学系（protometablism）に発展し、「複製」を通した「自己」の獲得に至るとする仮説を実験的に検証している。

【要旨】：太陽活動と気候・気象の変動との間には、数十日から数千年にわたるさまざまな時間スケールで相関が見つかっています。しかしながら、そのメカニズムは未だ解明されていません。太陽活動度が変化しても、日射量は 1W/m² 程度しか変わらないため、それだけでは気温や降水、氷河の拡大・縮小などの太陽活動への応答を説明することができません。いくつかの説が提唱されていますが、その中に、銀河宇宙線が雲の形成を促進しているというものがあり、「スベンスマルク仮説」と呼ばれています。スベンスマルクらは、1997年に、海洋上の低層雲が宇宙線の影響を強く受けているという説を発表しました。ただ、近年の観測では両者の相関が崩れてきており、否定されつつあります。本講演では、宇宙線が影響しているとすれば、どの地域の、どういった種類の雲なのかを再検証した結果をご紹介します。

【要旨】：宇宙では、重力で物質が集まり、ガスが冷えることで星形成が起こり、銀河が形成します。形成した星の超新星爆発はアウトフローを引き起こし、ガスや金属が銀河外へ吹き出して宇宙空間を金属汚染します。一方、一部のガスや金属、そして宇宙空間からの始原ガスはインフローにより銀河に再び供給され、新たな星や惑星を生み出します。このインフローとアウトフローによる物質循環の現場であり、銀河本体と宇宙空間の境界が”銀河周辺物質”です。銀河周辺物質は、星形成の元なるガスの貯蔵庫でもあります。ここ20年で銀河本体の統計的理解は進みましたが、銀河周辺の希薄なガスや金属は観測もモデル化も難しく、銀河周辺物質は銀河形成・進化研究のフロンティアとなっています。本講演では、宇宙の歴史や各時代での銀河の特徴を概観し、銀河周辺物質と物質循環の最新の観測と理論研究を紹介します。

【要旨】：1977年に海底熱水噴出孔が発見されて以来、現在では数百の熱水噴出孔が発見されている。中でも水素に富む海底熱水系には、水素と二酸化炭素をエネルギー代謝に利用するメタン生成菌などの原始的な微生物が一次生産者となり、太陽光エネルギーに全く依存しない微生物生態系が存在することがわかってきた。このようなことから、現在では水素に富む熱水を噴出させる熱水噴出孔が、生命誕生の場として有力な候補になっている。また、このような水素に富む熱水環境のモダンアナログとして、土星の氷衛星エンセラダスの地下海が注目されており、エンセラダスにおける地球外生命の存在可能性についても活発に議論されている。本講演では、この原始地球とエンセラダスの海底熱水環境に関するフィールド調査・探査・理論・実験に基づく研究について紹介する。

【要旨】：今日までに5000を超える系外惑星が確認され、銀河系における惑星は一般的な存在となった。しかし、これらの惑星系の誕生には、いまだに多くの謎が残されている。惑星系は、生まれたばかりの星の周囲に形成される原始惑星系円盤で誕生する。惑星を形成するためには、初期にたかだかマイクロメートル程度の大きさしかない固体微粒子（宇宙塵）が、原始惑星系円盤の寿命である数百万年から数千万年以内に、円盤内で惑星サイズにまで成長しなければならない。本講演では、この「塵も積もれば惑星となる」過程がどのように進行したのかについて、最新の理論的研究と観測結果をもとに紹介する。