共同発表：ガラスの新しい物性制御法を開発
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160823/index.html


ポイント
液体の構造が凍結されてガラスになる転移温度は、ガラスの網目構造のつながり具合で決まるのが常識だった。
酸素イオンを数％の電子に置き換えた「電子化物ガラス」は、網目構造は同じままで転移温度が大幅に低下することを発見した。
電子が他のイオンより動きやすいために、電子化によりガラスの転移温度が低下することを、第一原理分子動力学計算で検証した。


陰イオンとして機能する電子の添加が新しいガラスの物性の制御法になることを提唱。
ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、東京工業大学 元素戦略研究センター　センター長／科学技術創成研究院　教授の細野 秀雄　博士と、米国パシフィック・ノースウエスト国立研究所（ＰＮＮＬ）のピーター・スシュコ　博士らは、電子化物ガラスが、従来のガラスと大きく異なるユニークな物性を持つことを、実験と計算によって、初めて明らかにしました。

液体の構造が凍結される温度（転移温度）などのガラスの物性は、ガラスの網目を形成する成分（ＮＷＦ）とそれを切断する成分（ＮＷＭ）の比、つまり化学組成で決まります。本研究グループは、１２ＣａＯ∙７Ａｌ２Ｏ３（マイエナイト）電子化物（Ｃ１２Ａ７：ｅ－）のガラスを作製し、物性と構造を検討したところ、化学組成はそのままにも関わらず、酸素イオンの３％を電子に置き換えただけで、転移温度が１００℃以上も低下することを見いだしました。これまでに、ガラスの化学組成を大幅に変えることで転移温度を低下させた例は膨大にありますが、これほどの大幅な低下は報告がありません。

第一原理分子動力学計算注１）によって電子アニオン注２）の周囲の局所構造とその温度による変化を検討した結果、電子アニオンは他のイオンよりもずっと動きやすいために、微量の電子アニオンが酸素イオンと置き換わることで転移温度が顕著に低下したことが明らかになりました。

これまで、転移温度はＮＷＭとＮＷＦの割合で決まるという常識のもと、微量成分でそれを制御することは不可能と考えられてきました。今回の成果により、電子アニオンを用いればそれが可能となることが示されました。これが契機となって未開拓であった電子化物ガラスという領域が拓けることが期待されます。

本研究は、東京工業大学とＰＮＮＬが共同で行ったものです。

本成果は、２０１６年８月２２日の週（米国東部時間）に米国科学誌「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ」のオンライン速報版で公開されます。

続きはソースで

 

ハビタブル惑星の条件は複雑？　生命存在にはプレート活動より内部温度が関係か （sorae.jp） - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160824-00010003-sorae_jp-sctch


これまで地球外生命体が存在できる「ハビタブル惑星」の定義として、恒星からちょうどいい距離にあり液体の水が存在し地表温度も適当なことが考えられていました。そして新たな研究発表によれば、惑星に生命体が存在できる条件はマントル流動の存在よりも「惑星内部の温度」が重要だというのです。
　
マントル流動とはマントル内部に熱対流が存在するという説で、地球のプレートが移動する「プレートテクトニクス」の原因だと考えられています。そしてこの熱対流により、プレートの温度は適度に保たれていると考えられています。さらに、多くの地球型の惑星でもこのようなマントル流動が発生しているものと思われていました。
　
しかしエール大学の研究者のJun Korenaga氏は、そのような適切な対流はそう多くは起きていないと考えているのです。「地球の歴史に関する数十億年のデータを考慮すれば、マントル流動よりも惑星の内部温度が重要なことがわかるでしょう」と、同氏は語っています。
　
Korenaga氏によれば、表面温度を適切に保つプレート活動は非常に稀なものなんだそうです。その理由として、適度な惑星の内部構成や温度、そしてそしてマグマの粘性が非常に限定されることをあげています。そのため、多くの惑星では地表は熱すぎるか、冷たすぎることになるのです。さらに、地球のように隕石衝突でできた惑星では適切なマントル流動の可能性はさらに低いとしています。
　
今回の研究が正しければ、これまで発見されてきたハビタブル惑星は恒星との距離だけでなく、そもそもの内部温度が適正だったことになります。地球外生命体の発見には、まだまだ高いハードルがありそうです。

 

水蒸気でホカホカな金星風の惑星「GJ 1132b」、酸素があるも生命存在の可能性薄し （sorae.jp） - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160822-00010003-sorae_jp-sctch
http://amd.c.yimg.jp/amd/20160822-00010003-sorae_jp-000-1-view.jpg


水が液体で存在しており、温度も適度で生命が存在しうる惑星を「ハビタブル惑星」なんて呼ぶことがあります。ハビタブル惑星はこれまでもさまざま見つかっているのですが、もちろん「もう少しで生命存在の可能性があったのに！」という惑星もあります。新たに発見されたGJ 1132bもそんな惑星の一つです。
　
GJ 1132bは金星に似た惑星で、岩石でできた表面を持つ惑星でかつ大気から酸素が観測できた、おそらく最初の例です。しかし恒星の非常に近くを周回しており温室効果からその大気は非常に熱く、さらにマグマの海が表面に存在することがわかっています。これはちょっと、生命は居なさそうですね…。
　
地球から39光年先にあるGJ 1132bは、赤色矮星から225万キロと非常に近くを周回しています。これは太陽と水星の4600万キロに比べても非常に近いものです。そのためGJ 1132bは強烈な紫外線にさらされることで大気中の水分が酸素と水素にわかれ、また水蒸気で満たされています。そしてこの水蒸気が温室効果の働きをすることで、その大気は最高で232度にも達します。
　
天文学者のLaura Schaefer氏は、「冷たい星の場合は酸素は生命の存在の可能性となります。しかしGJ 1132bのような高温の惑星の場合、逆にその存在は惑星が高温で、生命の存在し得ない原因となってしまうのです」と語っています。またこの水蒸気で満ちた高温の大気は溶岩の維持にも役立っており、大気中の10%の酸素をマグマが吸収しています。そして、残りの多くの酸素と水素は宇宙空間へと去ってしまうのです。
　
実は古代金星においても過去に液体の水や海が存在していたものの、二酸化炭素の温室効果によって乾ききった惑星になってしまったという説があります。今後GJ 1132bの観測を続けることにより、古代金星でなにが起きたのかをより正確に知るヒントが得られるかもしれませんね。

 

「古代金星」は地球にかなり似ていた？　海があり生命も存在可能か （sorae.jp） - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160812-00010001-sorae_jp-sctch
http://amd.c.yimg.jp/amd/20160812-00010001-sorae_jp-000-1-view.jpg


かつてよくその存在が囁かれていた金星人。しかし金星が高温・高圧な環境だと知られるにつれ、若干その存在は怪しくなっていきました。しかし最新のコンピューターモデリングによると、なんと古代金星は生命の存在可能な海があり、表面温度もそれほど高くなかったようなんです。
　
現代の金星は約90気圧で表面温度が462度と、とても生命が存在できる環境ではありません。しかしNASAの科学者は、これが太陽光と金星の回転速度によるものだと考えています。過去の金星の海は太陽光によって蒸発し、大気中で水素と酸素に別れやがて二酸化炭素になります。そしてその二酸化炭素が温室効果をもたらしたことで、現在のような金星の姿になったと考えたのです。
　
一方金星ではそのゆっくりとした自転により、昼と夜が2ヶ月毎に訪れます。これにより金星では雨が発生し、それによってできる分厚い雲の層が傘のような働きをします。そしてその働きにより、古代金星の温度は今日の地球よりも数度低かったようなのです。また、古代金星の陸地は地球のそれよりも広かったと考えられます。
　
このことから、古代金星は生命の存在しうる領域だったと科学者は考えているのです。また1980年代に金星を観測したパイオニア探査機も、金星にかつて海があった痕跡を報告しています。このように「過去には」水があった可能性がある惑星はいろいろ報告されていますが、現代でも地球のように安定して水をたたえている惑星はなかなか稀な存在なのかもしれませんね。