大西卓哉宇宙飛行士、宇宙実験を学ぶ 3　東北大学 中村智樹研究室

渡邉：私たちは、コンドライト隕石の中に含まれるコンドリュールという微粒子に注目しています。

大西：隕石は大気圏に突入して地球に飛来していますよね。その途中で隕石自体が変性しないのですか。

渡邉：隕石の表面は溶けますが、内部は大気圏突入の影響を受けずに、太陽系初期の状態を保っています。Space Egg実験で作成するのは、コンドリュールの中でも棒状カンラン石コンドリュールです。棒状カンラン石コンドリュールは、材料物質が全溶融してできたと考えられているため、溶融や冷却などの実験条件を設定しやすいという利点があります。また、特徴的な構造をしているので、再現実験の成否が判断しやすいという特徴もあります。

大西：全溶融してできたという根拠は何があるのですか。

渡邉：これまでの地上の再現実験の結果が根拠になっています。棒状カンラン石コンドリュールにはカンラン石の結晶が棒状に成長しバーと呼ばれる構造とバーを包みこむように成長するリムと呼ばれる球状の構造があります。材料物質を全溶融させたときはバーの構造ができますが、そうでないときはバーができずに、丸っこい結晶になってしまいます。

森田：棒状カンラン石コンドリュールの形成過程については、コンピュータシミュレーションでは材料物質が完全に溶融した後でバーとリムが同時に形成されることが示されましたが、ガス浮遊炉での実験ではバーが先にできて、その後、バーを取り囲むようにリムができました。宇宙実験によって、棒状カンラン石コンドリュールを形成する正確な温度条件や形成メカニズムがわかってくれば、シミュレーションとガス浮遊炉での実験のどちらが正しいかもはっきりします。

大西：温度条件というのは、どこの温度のことですか。

森田：一番のメインは、バーとリムを形成する温度条件です。冷却速度については、地上の実験である程度わかってきているので、地上での実験結果が正しいかどうかを検証していくことになります。

森田：Space Egg実験で棒状カンラン石コンドリュールの形成過程がはっきりすると、乱立しているコンドリュールの形成モデルを絞り込むことができます。Space Eggの実験結果によって、正しい形成モデルがわかってくれば、地球などの惑星ができた過程をより詳しく理解できるようになると思います。

大西：棒状カンラン石コンドリュールの形成条件はある程度、予測が立っているのですか。それとも、手探りで実験を進めているのですか。

森田：地上での実験も今まで重ねられていて、形成条件については、ある程度の目処は立っています。地上でのコンドリュールの再現実験は、ワイヤーやグラファイトを使って固定して実施されていましたが、材料物質と固定をするものが接触していることが実際の宇宙空間と異なっていて、結晶化にも影響を及ぼしていることがわかりました。また、ガス浮遊炉を使った実験も行われていますが、この方法では重力の影響によって対流が起こります。そのため、地上では棒状カンラン石コンドリュールの完全な再現には成功していません。

大西：ELFは今、「きぼう」日本実験棟の中で一番いろいろな人に利用されている実験装置の一つで、民間企業による有償での利用もたくさんあります。

渡邉：そのほとんどが物性測定になるのですか。

大西：そうだと思います。皆さんのように初期の太陽系の様子を調べるというような視点でELFを使う話は、私が聞いている限りではないですね。発想がユニークでおもしろいなと思います。

渡邉：ちゃんと結晶化してコンドリュールができているか、試料が地上に戻ってくるまでわかりませんが。

大西：そうですね。でも、うまく結晶化していなくても、それは１つの重要なデータになると思います。これがELFで成功し、地上でできないものが「きぼう」でできたとしたら、微小重力が効いたということになるのですか。

渡邉：それはあると思います。静電浮遊だとコンドリュールのようなケイ酸塩は帯電しにくいと聞いています。あとは重力の違いによって対流による振動の影響が除外されるので、コンドリュールの結晶化に何が因子として作用しているのかがわかるようになると思います。