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!

エネルギー・資源

第3の生物圏「地中」!海底下2000mの石炭層に倍加時間が数百年以上の微生物群を発見

 地下最深部に棲む生物

 地球の地下深い場所には生物は棲んでいるのだろうか?

 科学者は長い間、漠然とではあるが、地殻の中は“無菌”であると考えていた。掘削した石油の中から微生物を見つけたと主張した科学者もいたが、地表の微生物が混入したのだろうと思われ無視されてしまった。けれども、実際には,地の底深くに微生物は存在したのである。それも、いたるところにかなりの種類がいた。

 2015年7月「世界で最も深い海底地下の生物を発見した」と日本の研究機関が発表して注目を集めた。一体どんなな生き物だろうか?


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ゴミは宝の山?都市鉱山を開発せよ!スイスの下水から金2億円相当を発見、銀やレアメタルも

 都市鉱山 ごみの中から宝の山

 都市鉱山(urban mining)とは、都市でゴミとして大量に廃棄される家電製品などの中に存在する有用な資源(レアメタルなど)を鉱山に見立てたものである。 そこから資源を再生し、有効活用しようというリサイクルの一環となる。 地上資源の一つでもある。

 レアメタルは、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム等のベースメタルや金、銀などの貴金属以外で、産業に利用されている非鉄金属を指す。例えば、リチウム、ベリリウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ゲルマニウム、白金、ビスマスなどがある。

 日本には地上にレアメタルが少なく、世界的には中国に集中して存在するものが多い。最近は、日本の排他的経済水域の海底に大量のレアメタルが発見されているが、それを引き上げる技術がまだない。それだけに、都市部でゴミの中にあるレアメタルは貴重なものである。


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黒潮に世界最大級の乱流をトカラ海峡で発見!深層の豊富な栄養を海洋表層へ運び豊かな海に

 黒潮の出発点、トカラ海峡

 黒潮は、東シナ海を北上してトカラ海峡から太平洋に入り、日本列島の南岸に沿って流れ、房総半島沖を東に流れる海流である。日本近海を流れる代表的な暖流で、日本では日本海流とも呼ぶ。 貧栄養であるためプランクトンの生息数が少なく、透明度は高い。このため、海色は青黒色となり、これが黒潮の名前の由来となっている。

 トカラ海峡は屋久島・種子島と奄美諸島の間の海峡で、トカラ列島(中之島や諏訪之瀬島など10個ほどのの小さな島々からなる)がその間に列をなして散在している。ここは東シナ海から太平洋への黒潮の通り道として有名だ。

 8月30日、気象庁は日本の太平洋沿岸に沿って流れる黒潮が、和歌山・潮岬から東海沖で日本列島から離れ、北緯31.5度付近まで南下していると発表した。「黒潮大蛇行」と呼ばれる現象とみられ、2005年8月以来のことだ。漁獲量が減ったり太平洋沿岸の潮位が上昇したりする恐れがある。


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100年に1度の大変化!フランス・英国2040年めどに「EVシフト」を発表、日本はFCV?

フランスに続いて英国も!全世界がEVシフトを進める中、日本だけ水素?

 これには驚いた人も多かった。フランスに続いて英国がガソリン車の販売禁止を打ち出した。

 欧州のEV(電気自動車)シフトが急速に進み始めた。中国も事実上のEVシフトを決め、米国でも電気自動車のテスラ社が躍進を続けており、EV化の流れはほぼ確実といわれている。水素をエネルギー源とするFCV(燃料電池車)を次世代エコカーの主力に据えているのは、事実上、日本だけとなったが、日本の水素戦略はどうなるのだろうか?

 英政府は7月26日、石油を燃料とするガソリン車とディーゼル車の販売を、2040年以降に禁止すると発表した。大気汚染が深刻化していることから、強制的にEVへのシフトを促する。経過措置として汚染のひどい地域へのディーゼル車の乗り入れを禁止するため地方政府向けに予算を拠出する。


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あれからニシンはどこへ?ニシンがコンブの栄養源として寄与すると判明!100年来「磯焼け」の謎を解明

 ソーラン節・石狩挽歌に見るニシン漁の栄枯盛衰

 「ヤーレンソーランソーラン...」で始まるソーラン節は、北海道の日本海沿岸の民謡。ニシン漁の歌として有名である。 かつて北海道の日本海沿岸には、春になるとニシンが産卵のために、大群となって押し寄せてきた。メスが卵を産み、オスが一斉に放精する。そのありさまは、海が白く染まるほどだったという。

 江戸時代から昭和の初期にかけて、群がる鰊を目当てにした漁で日本海沿岸は大いに賑わった。毎年、春の漁期が近づけば、東北地方や北海道各地から「ヤン衆」と呼ばれる出稼ぎ漁師が一攫千金を求めて、西海岸の漁場に続々と集まってくる。

 彼らは宿舎を兼ねた網元の大邸宅「鰊御殿」に集結し、船頭による統制の元でニシンの「群来」(くき、と読む)を待ち続けるが、やがて群来の一報が入るや、一斉に船を漕ぎ出し、網でニシンを獲る。


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海底油田探査でクジラ・動物プランクトンに大量死の恐れ!爆発音で「壊滅的」1km以上先にも影響

 海底油田とは何か?

 海岸から海へ広がる比較的水深の浅い傾斜の緩やかな大陸棚に埋蔵されている油田。海底油田の埋蔵量は世界の炭化水素の埋蔵量の5分の1以上と推定されている。1982年の世界の原油生産量の25.2%は海底油田から産出した。

 1890年代初期アメリカのカリフォルニア海岸で海岸から桟橋を設けて掘削を行ったのが海底油田開発の最初である。1947年ルイジアナ沖で陸地の見えない水深6メートルの海上で世界最初の鋼鉄製プラットフォームが建設された。その後、深い海へ油田探査が進み、1976年にはカリフォルニア沖で水深259メートル、77年にはアメリカのメキシコ湾岸で水深313メートルの地点で海底油田の開発が行われ、原油を生産している。

 大規模な開発は北海で実施されている。1960年代北海の南部でガス田が発見されたのが契機となり、探査は北に進み、それぞれイギリスとノルウェーが開発権利をもつフォーティーズ油田やエコフィスク油田などの大油田が開発された。


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クジラが小さくなったのは、個体群崩壊の前兆か?商業捕鯨モラトリアムに科学的根拠、日本の食文化に影響

 個体群動態論

 個体群動態論 (Population dynamics) は、生物の個体群の大きさ(個体数や生物量、密度)の時間的・空間的変動の様子を研究する分野。個体群動態学とも呼ばれる。個体群生態学における一分科であり、なおかつ個体群生態学の主要部分でもある。

 個体群動態論の最も簡単な数理モデルの一つに指数関数的増加(英語版)モデルがある。指数関数的増加モデルを用いることで、既に存在する個体群に対し、任意の与えられた個体群に関する変動率を求めることが可能となる。個体群動態論の最初の原理は、トマス・ロバート・マルサスのマルサスモデルに遡る。

 マルサスは1798年に『人口論』を出版し、人口の指数関数的成長を示唆した。1838年にはピエール=フランソワ・フェルフルストによりロジスティック方程式が提出された。この数理モデルでは、マルサスモデルの非現実的な側面である、無制限な指数関数的成長が解消され、個体群密度の増加に伴う個体群サイズ成長の抑制が記述された。ロジスティック方程式は、1920年にレイモンド・パールとローウェル・J・リードによってショウジョウバエの個体群サイズ成長の解析に用いられ、個体群サイズの増え方の基礎として定着していった。


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国内最悪レベル!茨城県大洗町日本原子力研究開発機構の施設の事故で、肺から最大2万2000ベクレルの内部被ばく

 国内最悪レベルの内部被ばく事故発生

 茨城・大洗町の施設で起きた、国内最悪レベルの内部被ばく事故。

 放射性物質が飛散した容器は、封印されてから、実に26年間、一度も中身の確認が行われておらず、ずさんなその管理の実態が見えてきている。生活環境部の近藤慶一部長は「県民の原子力事業所に対する信頼を大きく損ねるものとして、誠に遺憾であり、厳重に注意します」と述べた。

 6月8日午後4時、茨城県から、日本原子力研究開発機構に対し手渡されたのは、事故の再発防止策の提示を早急に求める要請書。大洗研究開発センターの塩月正雄所長は「誠に申し訳ございません」と述べた。

 国内では例がない規模の作業員の内部被ばく事故が起きたのは、茨城・大洗町にある、原子力開発機構の研究開発センター。この研究施設で6月6日、作業中に放射性物質が飛び散り、作業をしていた5人が汚染された。


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近海(房総半島沖)にレアメタル含む岩石(CRC)を大量発見!掘削技術開発で資源貧国から資源大国に

 レアアースとレアメタルの違い

 「レアメタル」と「レアアース」はよく似た言葉だ。レアメタルは長年にわたり経済界で使われてきたメジャーな言葉で、一般的にも知られています。レアアースの方は、2010年に発生した中国との尖閣諸島領有をめぐる事案で知ったという人が多い。

 「レアメタル」(rare metal)は、定義が厳密に決まっていないが、希少性の高い金属類のことで、1980年代に通商産業省(現在の経済産業省)が47種の元素をレアメタルとして指定したのが、ひとつの目安になる。この47種に加え、現在ではイリジウム、ロジウムなどもレアメタルと考えられている。

 「レアアース」(rare earth)は、「希土類元素」と訳されるが、1974年に、フィンランドの科学者が当時未知だった酸化物をこう名付けた。したがって化学の用語である。17種の元素であり、これはすべて通商産業省が指定した47種の「レアメタル」元素の中に含まれている。つまり、レアアースは、レアメタルの一部なのだ。


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2次元で世界最高強度の物質「グラフェン」を、3次元に転換成功!宇宙エレベーターなど実用化へ前進か

 グラフェンとは何か?

 グラフェン (graphene) とは、1原子の厚さのsp2結合炭素原子のシート。炭素原子とその結合からできた蜂の巣のような六角形格子構造(ハニカム状)をとっている。

 グラフェンが3次元的に積層した結晶がグラファイト(黒鉛)で、鉛筆の芯にも使われる身近な物質だ。層間の結合は弱いファン・デル・ワールス力なので、グラファイトは劈開性に富み、鉛筆で線が描けるのはそのため。

 グラフェンの炭素間結合距離は約0.142 nm。炭素同素体(グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレンなど)の基本的な構造である。ダイヤモンド以上に炭素同士の結合が強く、平面内ではダイヤモンドより強い物質と考えられている。物理的にもとても強く、世界で最も引っ張りに強い。熱伝導も世界で最も良いとされ、電気の伝導度もトップクラスに良い物質である。


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竹の軽さと丈夫さの理由を解明!理想的な繊維分布、天然の傾斜機能材料 竹は貴重な資源

 竹は草本、木本?

 竹(タケ)とは広義には、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本(木)のように茎が木質化する種の総称である。しかし、通常の木本と異なり二次肥大成長はせず、これは草本(草)の特徴である。このため、タケが草本か木本かは意見が分かれる。ただし、タケの近縁種は全て草本で木本は存在しないので、近縁種に限った話題では、近縁の完全な草本と対比してタケは木本とされることが多い。

 広義のタケは、その生育型から、狭義のタケ、ササ(笹)、バンブー (bamboo) の3つに分けられる。以下では便宜上、狭義のタケを「タケ」、広義のタケを「タケ類」と表し(ただし一般には、「タケ類」はタケ亜科、あるいは狭義のタケの意味で使われることもある)、タケ類全体について述べる。漢字の「竹」は人文・産業的な文脈に限って用いる。タケは気候が温暖で湿潤な地域に分布し、アジアの温帯・熱帯地域に多い。ササは寒冷地にも自生する。タケ・ササの分布は北は樺太から南はオーストラリアの北部、西はインド亜大陸からヒマラヤ地域、またはアフリカ中部にも及ぶ。北アフリカ、ヨーロッパ、北アメリカの大部分には見られない。


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天空の城「ラピュタ」が現実に?小惑星の力学的エネルギーで空中に浮かぶビル構想、地震や津波からも解放!

 現実味を帯びてきた「宇宙エレベーター」

 「宇宙エレベーター」が現実味を帯びてきた。それは地上と宇宙をエレベーターでつなぐ、これまでにない輸送機関。地上から天へと伸びる塔のようなものを想像してみよう。かつては突飛な夢物語として受け止められていたが、理論的には十分実現可能なものであり、近年の技術発展によって、手の届く域に到達しつつある。

 宇宙エレベーターの仕組みは、次のとおり。地球を周る人工衛星は、地球の重力で下(内側)へ引っ張られている力と、遠心力で上(外側)に飛び出そうとする力が一致して釣り合っているため、高度を維持して周回し続けている。このうち赤道上の高度約3万6000㎞を周る人工衛星は、周期が地球の自転と同じで、地上に対して天の一点に静止しているように位置するため、「静止衛星」と呼ばれている。

 この静止衛星から、地上へ向けてケーブルを垂らす。ケーブルを吊り下げた分、衛星の地球に向いている側、つまり下の方がやや重くなるので、徐々に地球の重力に引かれて落下してしまう。そこで、反対側にもケーブルを伸ばしてバランスをとると、衛星は静止軌道の高度を維持して回り続けられる。

 このケーブルに昇降機を取り付け、人や物資を輸送できるようにしたものが宇宙エレベーターであり、原理はとてもシンプルなものである。


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ロシアと早々に平和条約を結び、物流革命でエネルギー・経済発展・安全保障・北方領土問題を一挙に解決せよ!

スケールの小さい、日露共同経済活動

 12月15・16日に安倍総理の地元山口県で行われた、プーチン大統領との日露首脳会談では、日露共同経済活動を通した「新しいアプローチ」を行うことが決められた。

 領土問題については進展が見られず失望した人も多かったが、この新しいアプローチは、一定の評価が与えられているようだ。※共同経済活動への賛否でも、賛成77・3%(産経ニュース http://www.sankei.com/world/news/161219/wor1612190019-n1.html)そしてトータルとしては、この首脳会談は肯定的に評価されている。※日露首脳会談について、「評価する」との回答が63・9%(産経ニュースhttp://www.sankei.com/world/news/161219/wor1612190019-n1.html)

 しかし、この「新しいアプローチ」は、状況を打開する攻めの一手になる可能性はあるが、難しい問題がある。そもそも、日露共同経済活動が北方領土で行われたとする。その時、北方領土での日本企業・日本人の活動が全て「ロシアの法律の下」で行われることを、日本政府が是認し、実際そのようにされたとすると、「日本政府が北方領土はロシア領であること(=北方領土の主権が日本ではなくロシアにあること)」を、「正式」に認めたことになってしまう。


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政府が「もんじゅ」廃炉を正式決定!高速炉研究は継続、今度はフランス「ASTRID(アストリッド)」と共同開発

政府が「もんじゅ」廃炉を正式決定 高速炉研究は継続

 高速増殖原型炉「もんじゅ」(福井県敦賀市)の存続問題について政府は21日午後、原子力関係閣僚会議を開き、廃炉を正式に決定した。この日の原子力関係閣僚会議では、もんじゅは原子炉として再開しないで廃止措置に移行することを最終的に確認。

 一方で廃炉に伴う地域振興策として、もんじゅ周辺の地域を引き続き高速炉研究開発や原子力研究、原子力分野の人材育成の拠点とすることや、もんじゅに代わる高速炉の開発に関してフランスの高速炉実証炉「ASTRID(アストリッド)」や、高速実験炉「常陽」(茨城県)などを活用することなどを決めた。

 文部科学省と経済産業省を中心とするこれまでの政府検討作業では、原子力規制委員会が求めた新たな運営主体が見つからなかったことや、運転再開するために5,400億円以上投入しても運転再開には最低8年かかることなどから「廃炉やむなし」の方針を固めていた。


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極限環境生物を発見!地球最深部マリアナ海溝で新種の細菌・南極の昭和基地で新種の菌類2種

 常識では考えられない生物たち

 地球では常識では考えられない環境でも、まだまだ未発見の生物が多数存在する。 実際に、さまざまな環境で生物が成育している。例えば深さ10000mの深海にある、海底堆積物内にこれまでは数が少ないと考えられてきたアーキア(古細菌)が大量に生息していることが発見されている。

 地球の上空、高度12000mの成層圏からも航空機を用いた採集標品から、1立方メートルあたり約1個の細菌が検出されている。その菌を調べたところ、これまでに知られている中でもっとも高い紫外線耐性を示した。

 インド洋の深海、水深2450mの熱水噴出口からは122℃の高温、200〜400気圧もの高圧で生育できる微生物が見つかった。発見したのは海洋研究開発機構のチーム。生物の増殖が確認できた温度としては史上最高である。生命の進化の歴史や、地球外生命の存在の可能性を探る研究に役立ちそうだ。


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燃料不要の夢の宇宙エンジン「EMドライブ」は可能、NASAが発表!電力を確保すれば半永久的に加速

EMドライブとは何か?

 EMドライブ(英: EM-drive、electromagnetic drive)は、イギリスの航空宇宙技術者のRoger Shawyer(英語版)が考案した宇宙機の推進方法。ロケットエンジンなどの既存の推進機関とは異なり、推進剤なしで推力を生み出すとされている。EMドライブは、サテライト・プロパルジョン・リサーチ社により2001年に発表された。

 EMドライブは、マイクロ波を円錐形の鏡の密閉容器内で反射させるという機構からなるシステムである。その原理は2015年現在解明されていないが、既存のロケットエンジンやイオンエンジンが推進剤を出力する反動で加速するのとは異なり、またソーラーセイルやテザー推進のように外部とのエネルギーのやり取りをせずに、推進力が得られるとしている。

 これは、太陽電池などで電力を確保できれば、半永久的に加速が続けられることを意味しており、実現するのであれば画期的な推進機関になると考えられている。 一方で、外部とのやり取りをせずに推進力を得られるという主張に対しては、運動量保存の法則に反しているとの激しい批判も寄せられている。永久機関や異星人の宇宙船、反重力装置などの疑似科学の一種だとする科学者も多く、英国政府の援助も打ち切りとなっている。


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COP22閉幕 “マラケシュ行動宣言”採択!2018年までに「パリ協定」温室効果ガス削減のためのルール作り

COP22閉幕 今後2年間で温暖化対策のルール作り

 北アフリカのモロッコで開かれていた地球温暖化対策の国連の会議、COP22は、すべての国が温暖化対策に取り組むことを定めたパリ協定の具体的なルールを今後2年間で作ることなどを決め、閉幕した。

 今月7日からモロッコで開かれていたCOP22では、各国が5年ごとに国連に提出する温室効果ガスの削減目標をどう評価し検証するかなど、パリ協定のルール作りのスケジュールを決められるかが、焦点の一つになっていた。

 最終日は、このスケジュールなどについて採択が行われ、2018年までの今後2年間でルールを作ることや、削減目標の評価や検証のしかたについて、来年2月に各国が国連に意見書を提出するなど来年行う作業の日程を決めたうえで、日本時間19日昼前、閉幕した。


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17種類もある、氷の不思議?新タイプの氷の結晶構造を解明、水素貯蔵材料になりうる可能性

氷の不思議

 水に砂糖などの不揮発性の物質を溶かすと、水溶液が凍る温度(凝固点)は0℃よりも低くなる。この現象を凝固点降下という。水が凍るときは水分子同士が結びついて氷になる。ところが、水溶液の場合、水に溶けている物質の粒がじゃまをして、水分子同士が結びつきにくい状態になっている。このため、水溶液を凍らせるには0℃よりも温度を低くする必要がある。水に溶けている物質の粒の数が多いほど、水溶液の凝固点は低くなる。

 では、10gの食塩と10gの砂糖を水100gに溶かす場合、どちらが低い温度で凍るか?

 正解は食塩、砂糖水は-0.7℃、食塩水は-5.6℃。これは、食塩と砂糖の粒のつくりの違いが関係している。食塩と砂糖が水に溶けたときの粒の様子は、図のように考えることができる。同じ質量の水に、食塩と砂糖をそれぞれ同じ質量だけ溶かすと、砂糖水よりも食塩水の方が、水に溶けている物質の粒の数が多くなる。このため、食塩水の方が、より低い温度で凍った。


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ニューヨーク大停電を彷彿、東京大停電!送電網のたった1カ所で起きた火災が約58万戸もの停電を招いた原因は?

ニューヨーク大停電を彷彿させる 

 2011年の東日本大震災後、計画停電という言葉が話題となった。それまでの日本での電力供給体制は盤石なもので停電を日常生活で意識することはなかった。しかし、電力の発電量が安定していない発展途上国ならまだしも、災害もないのに欧米の大都市で、大規模な停電が過去何度も起きている。

 有名な大都市停電に1965年のニューヨーク大停電がある。1965年11月9日、ニューヨークを中心としてカナダまで大規模な停電が発生した。停電期間13時間、影響人数3000万人と当時最大の停電となった。

 暖房設備によって需要が増加していた冬季の停電だったために、被害は拡大した。その原因は、カナダのナイアガラ地区にある発電施設の電源が落ち、そこからの電力供給がストップしたことだった。電源が落ちた原因に関しては現在でもいくつかの説が唱えられ、絶対的なものは見つかっていない。


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世界は1000mの超高層時代!超高層ビルに「最速」のエレベーター、その仕組みは?

世界最高の高層ビルは何だろう?

 世界一の高層ビルといえば、高さ828メートル、2010年に完成した中東・アラブ首長国連邦のドバイにある「ブルジュ・ハリファ」である。163階建てで、アルマーニが運営するホテルをはじめ、マンション、オフィスなどを備えた複合ビルだ。産油国の富を示す象徴的なビルといえる。

 続く2位は、同じく中東・サウジアラビアの「メッカ・ロイヤル・クロック・タワー」で、高さ601メートル。2012年に完成、高級ホテルなどが入る。3位は台湾の「台北101」で、高さ508メートル。日本の建設会社、熊谷組がJV(共同企業体)を組んで建設した2004年完成のオフィスビルで、ブルジュ・ハリファに抜かれるまで世界一の超高層ビルとして名をはせた。現在もアジアで最も高いビルだ。

 このほか、日本の不動産大手、森ビルがプロジェクトを進め、2008年に完成した中国・上海の「上海環球金融中心」が高さ492メートルで世界4位。101階建てで、商業店舗やホテル、オフィスが入る複合ビルで、高層階は展望台として多くの観光客を集めている。


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