サイエンスジャーナル

自然科学大好き!サイエンスジャーナル!気になる科学情報をくわしく調べ、やさしく解説します!

2014年07月

地球の潮汐力で起きる不思議な現象!月がレモン形に?内部に熱が発生?

 地球の潮汐力の影響を受け続ける月

 月というと地球の衛星であり、人類が初めて到達した地球以外の天体である。1969年7月20日、宇宙飛行士ニール・アームストロングおよびバズ・オルドリンがアポロ11号で月面に着陸した。月はどのような天体だろう?

 月の表面は、海と呼ばれる黒く見える35%の平原と、高地と呼ばれる65%の急峻な地形からなる。月には大気や水がほとんど存在しない。宇宙線や太陽風なども大気や磁場にさえぎられることなく月面に到達する。表面温度は、赤道付近で最高およそ110℃、極付近で最低およそ-170℃となっており、温度の差が大きい。

 月の内部は、アポロ計画によって月面に残されてきた地震計のデータと月の重力場や自転の研究により、全体が固体で構成されていると考えられている。月の中心は半径約450km以下の鉄の核を持つと予想されている。月の秤動の研究から、核は未だ熱く融けている状態であることが予想される。


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圧電素子の仕組み解明!結晶構造が圧力により変化することで発電

 圧電素子とは何か?

 圧電素子とは、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子で、 ピエゾ素子ともいわれる。水晶振動子も圧電素子の一種であるが、別扱いにされることが多く、水晶より安価な材質を使ったものを指して圧電素子と呼ぶことが多い。アクチュエータ、センサとしての利用の他、アナログ電子回路における発振回路やフィルタ回路にも用いられている。

 圧電素子でだれもが思い出すのが、点火装置であろう。ガスコンロやチャッカマンの「カチッ、カチッ」という音は、圧電体を2枚の電極で挟んだ素子を基本としている。圧電体に圧力をかけると、電極に電流が流れる仕組みだ。しかし、圧力を加えるとなぜ電流が発生するのだろうか?

 圧力素子としてよく使われているのが、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)。金属酸化物であるチタン酸鉛とジルコン酸鉛の混晶である。東京工業大学の高木豊、白根元、沢口悦郎らにより1952年に発見された。鉛を含有する特定有害物質であるが、現在のところ圧電材料として代替できるほどの特性を持ったものが他に存在しないため、RoHS指令の適用免除対象となっている。


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日本が世界最大望遠鏡建設へ!口径30m:次世代超大型望遠鏡(TMT)

 世界最大の望遠鏡は何だろう?

 日本の誇る、すばる望遠鏡(Subaru Telescope)は、アメリカ・ハワイ島のマウナ・ケア山山頂(標高4,205m)にある日本の国立天文台の大型光学赤外線望遠鏡である。

 1999年1月ファーストライト(試験観測開始)。建設総額は400億円。システム設計・建設のほとんどは三菱電機が請け負った。建設が始まった1991年に望遠鏡の愛称の公募が行われ「すばる」が選ばれた。

 主鏡に直径8.2mという当時世界最大の一枚鏡をもつ反射望遠鏡であった。主鏡はアメリカのコーニング社とコントラベス社に於いて7年以上の歳月を費やして製造された。

 現在ではもっと大きな望遠鏡がつくられている。現時点(2014年7月)で世界最大の一枚鏡望遠鏡は、アメリカアリゾナ州にある大双眼望遠鏡で、8.4m鏡を2枚用いている。また分割鏡では、スペイン領ラ・パルマ島のロケ・デ・ロス・ムチャーチョス天文台にあるカナリア大望遠鏡(有効直径10.4m)である。


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恐竜は、すべて「羽毛恐竜」?獣脚類だけでなく、鳥盤類でも確認!

 羽毛恐竜とは何か?

 羽毛恐竜とは羽毛の痕跡が化石記録で確認されている恐竜を指す言葉である。とくに1990年代以降、中国の遼寧省から多数の羽毛恐竜の化石が発見され、鳥類の起原や羽毛の発生に関する議論の中で大きな役割を果たした。

 古くは1861年に発見された始祖鳥の化石にはっきりとした羽毛の印象が残されていた。しかし、始祖鳥はあくまでも“鳥”であり、系統的に近い獣脚類が羽毛を生やしていた証拠は長年見つかっていなかった。

 1960年代の恐竜ルネッサンス以降、恐竜と鳥の系統関係が再びクローズアップされるようになった。その流れの中で、ロバート・バッカーやグレゴリー・ポールなどの恐竜恒温説を唱える一派は羽毛を生やした恐竜復元図をさかんに描くようになった。


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週刊 サイエンスジャーナル 2014.8.10号 好評発売中!

2012年に強力な太陽嵐、地球をニアミス!1859年キャリントン・イベントの再来

 太陽嵐が地球にやってくる

 太陽嵐(solar storm)とは、太陽で非常に大規模な太陽フレアが発生した際に太陽風が爆発的に放出され、それに含まれる電磁波・粒子線・粒子などが、地球上や地球近傍の人工衛星等に甚大な被害をもたらす現象である。

 フレアが発生すると、多くのX線、ガンマ線、高エネルギー荷電粒子が発生する。またフレアに伴い、太陽コロナ中の物質が惑星間空間に放出される(コロナル・マス・エジェクション(CME))ことが多い。高エネルギー荷電粒子が地球に到達すると、デリンジャー現象、磁気嵐、オーロラ発生の要因となる。

 もし、巨大フレアが発生したらどうなるのだろうか?過去にあった地上の電波に影響をあたえたり、大停電が起きたりする以上のことが起きる可能性はあるのだろうか?


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遺伝子工学で外来種を駆除する“遺伝子ドライブ”は果たして万能か?

 遺伝子工学で害虫抵抗性作物

 遺伝子工学(genetic engineering)とは、遺伝子を人工的に操作する技術を指し、特に生物の自然な生育過程では起こらない人為的な型式で行うことを意味している。遺伝子導入や遺伝子組換え(組換えDNA)などの技術で生物に遺伝子操作を行う事を一般に指す。

 DNAを分離し、操作し、細胞もしくは生物に再導入して、そのDNAが増殖できるようにする過程からなる。有用なタンパク質を発現させることや、生物に新たな形質を導入することなどを目的とする。細胞融合やクローン技術などとともに、バイオテクノロジーと総称される。

 一部の例を挙げれば、害虫抵抗性作物がある。遺伝子組換え「BTトウモロコシ」は、害虫に対して毒性を有するタンパク質や害虫の天敵を誘引する物質を生産させることで、害虫の発生を抑える害虫耐性のトウモロコシである。


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インスリンに認知症の治療、学習能力の向上にもつながる働き発見!

 インスリンと糖尿病の関係

 インスリンといえば、ひとのすい臓でつくられるホルモンで、唯一血液中のブドウ糖(血糖)を少なくする働きをもっている。インスリンの作用が不足したり、インスリンの分泌量が減少したりして糖尿病が起きる。

 糖尿病には「1型糖尿病」と「2型糖尿病」がある。日本では、95%以上の糖尿病患者が2型糖尿病である。2型糖尿病は、いくつかの遺伝因子と“食べすぎ”“運動不足”“ストレス”といった生活習慣が加わって、インスリンの働きを悪くしてしまい発症する。

 一方、細胞の表面にはインスリン受容体と呼ばれる複合タンパク質があり、インスリンと結合して細胞質側のチロシンキナーゼを活性化、それが合図になって、細胞内へのブドウ糖の取り込みが促進される。だが、インスリン受容体の働きはそれだけではなかった…。


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血液型性格分類、実はニセ科学?日米1万人の調査から解析!

 血液型性格分類

 血液型というと、ABO式だが、血液型でその性格まで分かるという話がまことしやかに語られている。

 すなわち、A型人間は神経がこまやかで、人の気持ちを敏感に感じとる。思いやりがあるが、少し神経質だ。B型人間は、マイペース型で、他人の思惑、常識、習慣をあまり意識せず、思うところをストレートに実行する。自由奔放で規則破りの名人、楽天的である。

 AB型人間は、理想追求型で、物欲、出世欲など世俗的な欲望は希薄で精神性が強い。夢や希望をいつまでも追い続ける。クールで合理的である。O型人間は、現実型経済観念が発達している。生活力旺盛。逆境に強い。ロマンチスト。目的に向かって直進する。視野が広く小さなことにこだわらない…。


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EV革命目前!走行距離が7倍に?新原理の二次電池(LIB)システム開発!

 注目されるEV、ガソリン車より節約に

 ガソリンの高騰が続いている。これだけガソリンが高いと、注目されるのが電気自動車である。2011年時点では、EV(リーフ)はまだ珍しかった。現在、シリコンバレーではEVをよく見かける。この間、近所のレストランに行った時には、自分のを含めて4台のリーフが駐車場に止まっていた。

 リーフを購入した時点では、充電所の数はまだ少なかった。14年現在、充電所の数はかなり増えたが、それでもEVの持ち主が頻繁に訪れる場所の充電所は満車になっていることが多い。

 問題なのは、やはり走行距離だ。約3万マイル(4万8000キロメートル)を走破すると、リーフの充電容量が下がった。現在では高速道路と一般道路を走りながらエアコンをかけると、現実的には約45マイル(72キロメートル)程度しか走れない。近所の買い物や打ち合わせに行くならリーフを使えるが、やはり運転中は残りの電力が気になる。


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まるでブラックホール?光を吸収する、世界で最も「黒い」物質を開発!

 黒のイメージと科学的な意味

 黒は闇のイメージから、「悪」「死」「恐怖」「災禍」の意味を付加されることが多い。

 警察や司法では、犯罪者や有罪を「黒」と表現。薬物検査では、黒は陽性を意味する。悪事のための魔法を黒魔術という。科学的にはそこに何の根拠もなく、光と闇の対比を善と悪の対比でなぞらえているに過ぎない。

 では、科学的に黒とはどのようなものをいうのだろうか?色を光として見るとき、黒は、光がほとんどまったくない状態を意味する。例えばRGBにおいては、3色ともない状態である。従って、本来ブラウン管は黒として発色することはできないため、TV映像では他の色とのコントラストの調整によって人の目には強い黒として錯覚させている。


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週刊 サイエンスジャーナル 2014.8.3号 好評発売中!

キュリオシティ、火星で鉄隕石「レバノン」発見!火星の隕石と火星隕石

 キュリオシティの活躍続く

 キュリオシティは、2011年11月26日、アトラス Vによりケープカナベラル空軍基地から打ち上げられたNASAの火星探査機。2012年8月6日、火星のゲールクレーター内にあるアイオリス山(Aeolis Mons)のふもとに着陸した。

 2004年に火星に降り立ったマーズ・エクスプロレーション・ローバー (MER)(スピリットとオポチュニティ)の5倍の重量があり、10倍の重量の科学探査機器を搭載している。

 火星に着陸後、キュリオシティは火星表面の土と岩石をすくい取り、内部を解析する。最低でも、1火星年(2.2地球年)は活動する予定であったが、2014年7月16日現在も活動中である。これまでのローバーよりも広い範囲を探索し、過去と現在の火星における、生命を保持できる可能性について調査する。


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目とは違う“光感知システム”発見!脳で直接光を感知し、恋の春を知る?

 春ホルモンを分泌する受容体を発見

 多くの生物は、日照時間(日長)の変化に応じて季節変化を感じ取り、体内の生理機能を調節して環境変化に適応している。この日長の変化に伴う現象のことを「光周性」と呼び、動物では、生殖腺の発達や冬眠、渡りなどが光周性に起因していることが知られている。

 つまり、動物は感覚器官である目で光をとらえ、神経細胞の活性化を電気信号に変え、脳で認識しているわけだが、日照時間の変化も認識する機能が存在する。2010年12月、理化学研究所の研究グループは、体内の生理機能を季節変化に適応させる「春ホルモン」の司令塔となる遺伝子を突き止めている。

 春ホルモンとは、日照時間が長くなると、下垂体正中隆起部で誘導される甲状腺刺激ホルモン(TSHβ)のこと。日照時間が短い状態から長い状態になることは、季節変化によって冬から春になることがイメージされるので、ここではTSHβを「春ホルモン」と呼称する。


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マグロを鱈腹喰いたい!なるか?産学連携でクロマグロの完全養殖、量産化へ!

 クロマグロ完全養殖は成功したが…

 魚の生活史の1サイクルすべてを人間の飼育下で行うことを、完全養殖という。クロマグロの完全養殖は、2002年6月23日、近畿大学水産研究所大島実験所(和歌山県串本町)のいけすで、人工孵化(ふか)により育ったクロマグロの親魚が産卵、受精卵が5000粒採種された。受精卵は同月25日に孵化し、仔魚の形態からクロマグロであることが確認され、クロマグロの完全養殖が実現した。

 だが、人工ふ化した稚魚は死にやすく、クロマグロ養殖の研究を40年以上続ける近大ですら「難しい」と悩むのが、稚魚から幼魚までの養殖、「中間養殖」だ。この中間養殖を特化して事業化したのが豊田通商だ。長崎県の五島列島の1つ、福江島を中心に養殖事業を営んでいる。

 同社が中間養殖を始めたのは2010年6月。元々はタイの養殖を行っていた海面といけすを活用して始めた。だが、近大で人工ふ化した稚魚を、それぞれのいけすに移す際に、半数以上が死んでしまった。さらに、稚魚から体長30cm程度のヨコワに育つまでは半年近くかかるが、ここでもいけすの網にぶつかるなどして死んでしまう魚が少なくない。


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免疫系がつくる健全な腸内細菌叢を発見!理想的な腸内環境とは?

 腸内細菌は100種類、100兆個

 ヒトの腸内には一人当たり100種類以上、100兆個以上の腸内細菌が生息しており、糞便のうち、約半分が腸内細菌またはその死骸であると言われている。宿主であるヒトや動物が摂取した栄養分の一部を利用して生活し、他の種類の腸内細菌との間で数のバランスを保ちながら、一種の生態系(腸内細菌叢、腸内常在微生物叢、腸内フローラ)を形成している。

 腸内細菌の種類と数は、動物種や個体差、消化管の部位、年齢、食事の内容や体調によって違いが見られるが、その大部分は偏性嫌気性菌であり腸球菌など培養可能な種類は全体の一部であり、VNCの種類も多数存在する。なお、その名称から腸内細菌の代表のように考えられている大腸菌は、全体の0.1%にも満たない。

 腸内環境は嫌気性であり、腸内細菌の99%以上が嫌気性生物である偏性嫌気性菌に属している。これらの腸内細菌の代謝反応は還元反応が主体であり、また種々の分解反応が特徴的となっている。嫌気呼吸の種類には、嫌気的解糖、硝酸塩呼吸、硫酸塩呼吸、炭酸塩呼吸などがあり、基質を還元することによって代謝に必要な電子を得ており、例えば、硝酸塩から亜硝酸塩を、硫酸塩から硫化水素を、炭酸からメタンを生成するような例がある。


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地球に飛来する、謎の超高エネルギー宇宙線の源は、北斗七星の方向!

 宇宙線とは宇宙を飛来する原子核  

 宇宙線(Cosmic ray)は、宇宙空間を飛び交う高エネルギーの放射線のことである。主な成分は陽子であり、アルファ粒子、リチウム、ベリリウム、ホウ素、鉄などの原子核が含まれている。地球にも常時飛来している。

 1912年以降、ビクター・フランツ・ヘスは、気球を用いた放射線の計測実験を繰り返し、地球外から飛来する放射線を発見した。この業績により、彼は1936年にノーベル物理学賞を受賞している。

 宇宙線のほとんどは銀河系内を起源とし、超新星残骸などにより加速されていると考えられている。これらは、銀河磁場で銀河内に長時間閉じ込められるため、銀河内物質との衝突で破砕し、他の原子核に変化することがある。


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植物も音を聞く?シロイヌナズナが虫の咀嚼音を“聞いて”示す防衛反応!

 植物は隣の植物と会話する?

 植物を育てるのに、一株よりも数株寄せ植えにした方が、よく生育する。これは、別の植物との関係でも成立するらしい。研究によると、隣の植物の音を「聞いた」植物は、自ら成長を促進させるという。音響信号を利用してコミュニケーションを取っているという。

 研究チームの一員で、西オーストラリア大学の進化生態学者モニカ・ガリアーノ(Monica Gagliano)氏は、「植物が“良き隣人”を認識することを実証した。このコミュニケーションは音響的な信号の交換に基づくと考えられる」と話す。

 つまり、植物は化学物質のにおいをかぐ「嗅覚」や、隣人に反射した光を見る「視覚」に加え、周囲の音を聞く「聴覚」も備わっている可能性があるというのだ。「植物は、私たちの想定よりもずっと複雑な生物体だ」とガリアーノ氏は話す。


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週刊 サイエンスジャーネル 2014.7.27号 好評発売中

世にも不思議な“平板動物”を各地で確認!世界中どこにでも生息か?

 アメーバのような多細胞生物

 生物の世界は奥深い。世の中にはまだまだ、知られていない生物が存在する。平板動物もその一つ。前後、左右の区別はなく、体中に生えた繊毛を使って水槽の底をいろいろな方向にはい回る。大きさは約1mm。

 平板動物のなかまはセンモウヒラムシ (Trichoplax adhaerens)ただ一種。一見するとアメーバだが、アメーバのような単細胞ではない。多細胞である。また、目や神経系はないようだが、神経系を備えていた形跡がある。無性生殖をして雄雌の区別もないようだが、卵をつくることが報告されている。

 今回、平板動物を列島各地の海から採集するのに、筑波大学下田臨海実験センター(静岡県下田市)の中野裕昭(ひろあき)助教が成功し、温帯の海域に広く分布する可能性を示した。謎の多い平板動物に光を当てる発見で、6月19日付の英科学誌Scientific Reportsに発表した。


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