2015年7月4日土曜日

ガニメデ(Ganymede)

ガニメデ(Ganymede)は木星の衛星です。
True-color image taken by the Galileo orbiter
写真:宇宙機ガリレオが撮影したガニメデの写真(提供:NASA)

ガニメデは太陽系で一番大きな衛星で、なんと惑星である水星よりも大きいのです。


図1:太陽系の惑星と衛星の大きさ(一部)

このように比較すると、地球や火星に比べても大きな「月」であることがわかります。

ガニメデはまた太陽系の中で唯一磁場を持つ衛星としても知られています。

2015年3月、ハッブル宇宙望遠鏡によるガニメデと木星のオーロラの観測から、ガニメデの地下には塩水の海があるとの研究発表がなされました[1]。

図2:ガニメデのオーロラのイメージ図(提供:NASA)

計算によると、海の深さは100kmあり地球の最も深い海の10倍もあります。地下の海水の総量は地球上のすべての海よりも多いそうです。表面には厚さ150kmの氷の層があり、その多くは水(H2O)の氷ですが、二酸化炭素や、二酸化硫黄や、シアン、硫酸塩、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウムなども観測されているそうです。これまでの研究からガニメデの内部は次の図のようではないかと考えられています。

図2:ガニメデの内部構造 (提供:NASA/JPL-Caltech)

欧州宇宙機関ESAが2022年に打ち上げて2030年に木星に到着するJupiter Icy Moon Explorer (JUICE)の観測に期待がかかります。

[1] "NASA’s Hubble Observations Suggest Underground Ocean on Jupiter's Largest Moon". NASA News. Retrieved 2015-03-15

エウロパ(Europa)

エウロパ(Europa)は木星の衛星です。

写真1:エウロパ 提供:NASA / Jet Propulsion Lab-Caltech / SETI Institute

表面は氷で覆われています。また非常に薄いですが酸素の大気も存在するようです。表面は筋やひび割れで覆われていますが、一方でクレータは少なく、太陽系の固体の物体としては最もクレータの少ないものです。このため、氷の表面の下に液体の海があり、それによって丁度地球の大陸移動のように表面が移動して、常に新しい表面が生まれているのではないかと考えられていました。

図1:エウロパの内部構成図 (提供:NASA)

さらに、2013年12月、NASAはついにエウロパの表面から水蒸気が吹き上げているのを観測したと発表しました。この噴射は200kmもの高さに及びエベレストの20倍にもなるというものです。ちなみに地球でも同じような間欠泉は見られますが(写真2)、さすがにそのような高さには及びません。

エウロパ表面から見える景色はこのようなものではないかという想像が、参考資料[1]に出ています。

図2:吹き上がる間欠泉を含む、エウロパ表面からの景色の想像図[1] (提供:NASA)

液体の海の存在と、活動的なその性質から、生命が存在するのではないかと考えられている惑星の一つです。従って各国が探査機を送ることを考えていますが、地球からの遠さとその技術的難しさのために容易ではありません。2004年にNASAが提案したJupiter Icy Moons Orbiter (JIMO)ミッションは、なんと総額1.6兆円!。さすがの宇宙大国アメリカをもってしてもそのあまりの壮大さにキャンセルされました。その後も検討が続けられ、欧州宇宙機関ESAが2022年に打ち上げて2030年に木星に到着するJupiter Icy Moon Explorer (JUICE)や、NASAが2025年打上を予定しているEuropa Clipperなどが計画されています。いずれにせよ壮大な計画ですね!

参考資料
[1]Cook, Jia-Rui C.; Gutro, Rob; Brown, Dwayne; Harrington, J.D.; Fohn, Joe (12 December 2013). "Hubble Sees Evidence of Water Vapor at Jupiter Moon". NASA.

エンケラドス(Enceladus)

エンケラドス(Enceladus)は土星の衛星です。

写真1:宇宙機カッシーニが2005年2月に撮影したエンケラドスの表面 (提供:NASA/JPL)


写真2:エンケラドスの写真 (提供:NASA/JPL)

写真3:エンケラドスの写真 (提供:NASA/JPL)

これらはコンピュータ・グラフィクスでなく本当の写真です。きれいですね。エンケラドスは厚い氷におおわれており、そのため太陽の光を反射して、太陽系内で最も反射率の高い天体です。

2005年2月にカッシーニがエンケラドスから吹き上がる間欠泉のような水柱を観測しました[1]。エンケラドスの厚い氷の割れ目から水が吹き上がっているというのその観測は、まさに驚きです。さらに、この水柱には水(H2O)だけでなく、メタンやプロパン、アセチレンやホルムアルデヒドなども含まれていました。
写真4:カッシーニが観測したエンケラドスから吹き上がる水蒸気 (提供:NASA/JPL)
写真5:カッシーニが観測したエンケラドスから吹き上がる水蒸気 (提供:NASA/JPL)

ちなみに地球で見られる間欠泉はこんな感じです。

写真6,7:地球上で見られる間欠泉

さらに、2014年にはNASAはこれまでの観測から、エンケラドスの氷の下には「液体」の水をたたえる海があるとの結論を発表しました[2]。それらのことからエンケラドスは次のような構造になっていると想像されています。
図1:エンケラドスの構造(想像図)。(提供:NASA/JPL)

図2:エンケラドスの表面構造 (提供:NASA/JPL)

すなわち、海底から吹き上がる熱水と、それらが氷の地面を通じて衛星の表面に噴出してくる構造です。地球にもそのような場所は沢山あり、その熱水の吹き出す部分では独自の生態系を持つ多様な生物が生存しています。このようなことからエンケラドスは地球外の生物が見つかる可能性のある衛星としてとても注目を集めています。厚い氷を掘り進める研究もおこなわれています。

もしエンケラドスに着陸することが出来れば、そこから見える景色は以下のようなものでしょうか。氷の下の海にはいったい何が見えるのでしょう。

参考資料
[1] Porco, C. C他."Cassini Observes the Active South Pole of Enceladus". Science 311 (5766): 1393–1401
[2] Platt, Jane; Bell, Brian (2014-04-03). "NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon". NASA. Retrieved 2014-04-03.

2015年6月30日火曜日

宇宙に星はいくつあるか

宇宙に星はいくつあるか?私は知らないので専門家に聞いてみましょう。

参考サイト
[1]JAXAのホームページ
私たちの太陽系が属する銀河系には、2000億個の星があると言われています。そして、宇宙には銀河が1000億個以上もあると考えられています。まさに天文学的な数の星があるといえるでしょう。

だそうです。これを個数に直すために掛け算する。
1億は100,000,000なので1×10^8。従って、
2000億×1000億=2000×1×10^8×1000×1×10^8
=2×10^11×1×10^11
=2×10^22
=20,000,000,000,000,000,000,000

[2]理科年表のFAQより
さらに遠くにある銀河になると、星をひとつひとつ区別して数えることは不可能になります。そのため、銀河全体の明るさを測定することで星の総数や総質量を推定することになります。
 この方法を用いて宇宙にある星の数を求めた研究者がいます。オーストラリア国立大学の天文学者 ( 2003 年当時 )であるサイモン ・ ドライバーとその共同研究者達は、 2dF 銀河赤方偏移サーベイで観測された、我々からおよそ 3 億光年の距離までにある多数の銀河の距離と明るさを測定し、その明るさからそれぞれの銀河に存在する星の数を正確に推定しました。 2dF 銀河赤方偏移サーベイは全天の一部分のみを観測したサーベイですが、得られた結果を全天に拡張したところ、宇宙には 7 × 10 の 22 乗個 ( 7 のうしろに 0 が 22 個 )の星があると 2003 年にオーストラリアのシドニーで開催された国際天文学連合で発表しました。

上記どちらも10の 22 乗個なので桁は合っているようですね。さて、この10の 22 乗個はイチ、ジュウ、ヒャク、セン、、、日本では何と呼ぶのでしょう?

命数法によると、10の22乗は兆の上の京(けい)の上の垓(がい)の桁であり、100垓(がい)、だそうです。

つまり、宇宙の星の数はおおよそ700垓。太陽はその700垓の一つに過ぎません。

宇宙を新幹線で旅すると

宇宙を時速300kmの新幹線で旅するとどれぐらい行けるでしょう?

・時速300kmで途中の駅とかに止まらずに走りきると東京から博多まで3時間半

・月まで行くと54日

・火星まで行くには新幹線で29年。昭和59年、チェッカーズがギザギザハートの子守唄をヒットさせていた頃に乗車すれば今日ぐらいに火星に着いてます。

・太陽までは57年なので57年前、フランク永井が『有楽町で逢いましょう』をヒットさせていた頃に新幹線に乗ると今日ぐらいに太陽についています。

・太陽系の端の方にある冥王星までいくのに2193年。弥生時代ぐらいに乗っていれば冥王星につきます。

・宇宙の中で一番「近い」星まで行くには1580万年。一番近くて。人はまだオラウータンと同じ生き物だったころです。

・たとえ地球が出来た45億年前に新幹線に乗っても、我々の銀河系すら出ることが出来ません。それどころか45億年では銀河系の2.5%を移動できるに過ぎないのです。宇宙はこのような銀河が1000億個あると考えられているので45億年乗っていても「微動だにしない」と言うのが正しいですね。いかに人類が小さな存在であるか。

宇宙の歴史を1年にすると

よくつかわれる方法ですが、宇宙の歴史を1年で表現すると、

・地球が出来たのが9月の始め

・地球上に最初の生命が現れたのが9月半ば過ぎぐらい。でも、ずーっとバクテリアのような単細胞だけが生活していて、

・多細胞が生じたのはなんと12月がすぎてから。

・生物が陸に上がったのが学校が冬休みに入る12月21日頃。

・恐竜はクリスマスのプレゼントのごとく12月25日ごろに出現して、

・暮れも押し迫った30日の朝に絶滅しました。そう恐竜が絶滅したのは大晦日の前日です!なんて最近。

・現在の我々すなわちホモ・サピエンスが生まれたのが大晦日の23時52分。紅白終わっちゃってもうゆく年くる年が始まってからです。残り8分だけ。

・ホモサピエンスが恐らくインドネシアの火山の大噴火か何かをきっかけにアフリカを出たのが7万年か6万年万前で、

・それで古代エジプト文明やメソポタミア文明ができたのは残りのたった10秒前。

・その後、年越しの5秒前に秦の始皇帝の中国統一やカエサルのローマ統一があり、その後の人類の営みはすべてこの5秒間の中です。チンギスハンも織田信長もニュートンも世界大戦もビートルズもみんなこの最後の5秒の中のことです。

・あまり小さいことで悩んだり争ったりすることはやめましょう(笑)

弱めの宇宙人

みなさん、ある日、弱めの宇宙人が地球に攻めてきたと想像して、その時人類に生じる認識の変化を想像してみてください。

尖閣も竹島もイラクも北朝鮮も一瞬にしてどうでもよくなるでしょう。人と人との殺し合いを即座にやめて、いかにこの地球を守るかを考え始めるでしょう。

つまり現代の言葉で言う「世界平和」は、人類の認識の変化一つだけでも出来るのです。

私は、どうしたら人と人が殺し合うという愚かなことをやめて、人類が自らの手で滅んでいくのを防ぐことが出来るのかを考えてきました。私は40代研究者でこのページは怪しい宗教への入口でもありませんし、変な勧誘でもありません。

遺伝子は利己的ですから、人を殺したり、人のものを奪ったりすることはある意味、とても分かりやすく、当たり前なことです。その延長線としての戦争も。一方で、それだけ利己的な遺伝子、つまり自分が生きることしか考えていない遺伝子が自死、すなわち自殺をするという意味がわかりませんでした。

私は40代前半で妻と三人の子供を残したまま自殺(未遂)したことがあり、その謎の思いはさらに強くなりました。

また、人や動物や遺伝子と言ったところで、しょせん炭素や水素からできている有機物です。炭素と言えば例えば鉛筆の芯みたいなものです。そんな炭素や水素が、恋愛したり、企業買収したり、昇進レースに明け暮れたり、殺人したり、うそをついたり、裏切ったり、友情が芽生えたり、拝金したり、戦争したりするというのが不思議でした。鉛筆の芯が他人を愛したり、泥棒したり、他人を殺したりするでしょうか?

つまり考えるべき問題は二つありました。
(a)自分が生きることしか考えていない遺伝子がなんで自殺などする?
(b)元素に過ぎない炭素や水素が、意志を持っているように見えるのはどういうわけ?

最初の問(a)の答えを知ることには発想の転換が必要でした。私はこれまでずっと、世界には70億人の人が生きていると思っていましたが、そうではないんですね。そうではなくて世界には人間という一つのプログラムが走っているだけなのです。イメージしにくかったら、現代のコンピュータのプログラムを例えですが代わりに想像してみるとわかりやすいかもしれません。例えばDOSというプログラムを我々はDOSとしてとらえていて、あっちのDOSこっちのDOSというようには認識していません。DOSに多少のバリエーションがあってもDOSはDOSです。

人類も同じです。世界で70億の人が生きているのではなく、世界で一つの人間というプログラムが走っているだけなのです。そのプログラムは、コピーを残す、そのために生きる、生きるために外部から栄養を摂取する、ことにしか目的がなく、そのために、人を蹴落としてでも社内で昇進しようとしたり、ちやほやされると嬉しかったり、豊乳手術を受けたり、ライバル企業を買収したり、国土を争って戦争したり、馬鹿にされてかっとして人を殺したり、化粧をしたり、泥棒したり、性欲を抑えきれずに強姦したり、いい大学に入ろうと頑張ったりします。そうして同時に、このプログラムはもともと一つなので、個々のプログラムの生き死にはプログラム全体にとっては致命的なことではなくどうでもいいことなのです。プログラム全体(といっても一つのものですが)は、個人の死はプログラム全体の死を意味しないので、個々の生き死には興味がありません。ちょうどDOSが、とある端末から消されるか消されないかということはDOSという全体からすればどうでもいいことと同じです。ですから生きる条件が整わない個体の自殺はありうることになります。

実はこの「プログラムは一つ」という真実が、世の争いや苦悩のもとでもありますが、同時に、人類が生き残る可能性をも残している部分です。すなわち、プログラムは一つなので、他人の苦しみはすなわち自分の苦しみなわけです。他人はすなわち自分なのです。ここから世間で「同情」とか「共感」とか「友情」とか「博愛」などと呼ばれているものが生じます。窃盗や殺人を犯した時に感じる「罪悪感」もここから来ます。また、人類や他の人の役に立てたと思う時に感じる無上な喜びもここから来ます。自分は他人であり、他人は自分なのです。人類への貢献は自分への貢献です。他人を助けて感謝されることは自分を助けていることなのです。

この「プログラムは一つ」という概念は、何も人間に限ったものではありません。例えば猫の首が切り落とされるとか、馬の足が切断されるなどは、映像や、もう想像だけでも耐えられません。後で問(b)のところで述べるように、地球上で進化したものはしょせん「同一プログラム」のバリエーションにすぎないので、そこにレベルの差こそあれ同情や愛情が生まれます。そのようにして動物や植物も含め地上に生きおおせるものすべてを愛することになります。

問題(b)の答えはもう少し難しいです。答えを先に行ってしまうと「意志があるように見えているだけ」ということになりますが、実際、人は、一流企業に就職したいとか、今日は天丼を食べるぞとか、あの娘とエッチしたい、というのを「意志」と思っていますので、そのレベルにおいては、すなわち脳の活動という意味においては意志があるのですが、炭素や水素に意志があるわけではないので、その意味では意志があるように見えているだけ、です。

有機化合物を地球上に置いておくと、酸化作用や光の作用や放射線の作用などで、時間と共に「朽ちて」行きます。有機化合物が時間を超えて同じ有機化合物であるためには一定時間内に、すなわち朽ちてしまうより先に自己を補修し、かつ、どこかのタイミングで新たな部品で根本的に作り直す必要があります。ちょうど家と同じようなもので、しばらくは補修でつなぎ、補修では補いきれなくなる前に、家ごと作り直せば何年も何年も住むことが出来るようなものです。炭素原子の特徴は色々な元素と色々な形状で組み合わさることです。そういうものが無限の組み合わせで何億年も組み合わさったり分解したりしているうちにたまたま上記の条件を満たすものが出来た。すなわち外部の部品を使って自己を修復し、朽ちてしまう前に作り直しを行うもの、です。

一度できてしまったこの有機化合物は、時間を超えて上記を繰り返すことができます。従って、このパターンの有機化合物だけが「生き残り」ます。実際は生き残っているわけではなくて、そのパターンのものだけがそのパターンを繰り返すことが出来る、というだけです。そうして、このパターンのものだけがそのパターンを繰り返すことが出来るのでそのパターンを繰り返しているうちに、基本は同じなんだけど少しずつ違うバリエーションのものが生じます。これを我々は進化と呼んでいますが、単細胞なものがすべて死滅して複雑な生き物だけが地球上に生き残っているわけでもないので、進化というよりバリエーションでしょう。

こうして生き残っている、いや、今でもそのパターンを繰り返している、我々の言語でいうところの「生き物」と呼ばれる有機化合物の特徴は二つだけです。すなわち、外から部品を取り込んで自己を修復することと、朽ちてしまう前に作り直しを開始すること、です。我々はこの前者を、人間の場合は食欲と呼んでおり、後者を人間の場合は性欲と呼んでいますが、植物が水を欲したり、受粉するために甘い蜜で虫を引き寄せるのも同じことです。

人間はこのパターンを持つ有機化合物が複雑さを増してきた一形態にすぎないので、人間の行動はすべて食欲と性欲で説明がつきます。豊乳も強姦もズラも受験も戦争も、です。

従って、すべての人がここまで理解することが人類を自己滅亡から救うでしょう。「我々はしょせん同一のプログラムに過ぎず、そのプログラムは、外から部品を取り込んで自己を修復することと、朽ちてしまう前に作り直しを開始することで継続して存在しており、そのことが争いや苦悩の原因でもあるが、同時にそれらは同一のプログラムであるからこそ、他人の苦しみは自分の苦しみであり、他人の死は自分の死でもある。すなわち他人は自分であり自分は他人であり、そこに同情や愛や友情や平和という希望も生まれる。」というわけです。

このように考えてくると、苦悩のない真に平和な世界とは、そのプログラムが必要としていることを理解して、そのプログラムが必要としていることをさせてあげることだということがわかります。すなわち、「毎日必要な水や食料を摂ることが出来たらそれで十分に幸せなことであり、それ以上の搾取や富の貯めこみは不要であり行うべきではなく、性は罪悪などではなく根源的に幸福なことだと認識し、生き物は同一であり、他人は自分であり自分は他人であるを知って人を愛し、生き物を愛し、助け合い、感謝し合う生き方をするべきだ」という結論になります。

私もそうであったように、これらは普通に生きているだけではなかなか気がつきにくいことなので(特に他人は自分であり自分は他人なんだというあたりが)、人類生き残りのためには、人の教育の中に含めていくべきと思います。