第38期 片山 郁夫 副教授(研究生院理学学科)

“干了再说!”,开展最新研究,挑战金星,地震和地热发电

采访了研究生院理学学科地球行星系统学专业 片山郁夫(Katayama ikuo)副教授

(采访:宣传小组 2014.6.10)

序言

片山老师通过进行事岩石变形实验和野外调查,进行包括地震的变动带的研究。老师以“干了再说!”为座右铭,取得了丰硕的研究成果。

成果之一是2014年3月与理学学科的博士3年级(当时,现在已毕业)学生东真太郎一起发表的“金星中不存在板块构造是因为内部是粘性构造”这一新学说。

地球因为板块构造漂移而形成了海洋,诞生了生命。如果搞清了在金星板块构造不漂移的原因,就能期待找到为什么地球和金星大小差不多,但差别这么大的理由,也能发现有关其它行星的进化和生命存在的新见解。

这个成果发表在英国Nature Publishing Group的网络版科学杂志“Scientific Reports”上(阅读论文原文请点击这里)。

(※)板块构造理论・・・解说构成地球表面的十几块板块,座落在内部对流的地幔上进行漂移的理论。

除了这个研究以外,片山老师还研究地震和地热发电。在这次采访中我得知老师非常重视现在的研究内容。

通过“岩石变形学”研究地震机制

片山老师的专业是“岩石变形学”,现在的研究内容是“地震发生的机制”。“岩石”和“地震”有什么关系呢?

老师说:“地球是岩石构成的。地球表面大约20度左右,但越到地球内部温度越高,最高地方达到6,000度左右。因此,岩石就像稠稠的糖浆慢慢地流动。我认为这个流动与地球表面发生的地震、火山喷发等自然现象有密切的关系。因此我们把在火山和板块附近采样的岩石拿到实验室进行高温和加压,再现地球内部的环境,主要研究岩石的流动性”。

通过从地球内部流动的岩石研究地震发生的机制,挑战“何时、何地将会发生地震”这个难题。

水诱发了地震!?

一般来说,地震的原因是“被某块板块拉动的另一块板块要恢复原状而产生的力量”。

老师说:“大多数人都看到过平面的板块图吧,但是,真正的板块是三维的,有各种各样的界面。即有“板块紧密粘合的界面”,也有光滑的,“并不紧密粘合的界面”。原来紧密粘合的界面滑动错位了,于是就发生了地震”。

那么为什么坚硬的板块会滑动呢?令人吃惊的是,老师指出,其中的原因之一是“水”。

“据说其实超过海水总量3至4倍的水,以岩石中的羟基(OH基)等的形式存储在地球内部。并且在室内实验也证明了一旦有水,岩石就容易滑动。在这个基础上,我们希望通过分析地球内部的水流和水的分布,解释地震机制”。

关于地震与水的关系,据说以前也有非常有趣的例子。

“意大利建了水库,在蓄水时发生了地震,结果水库塌了,水库流域的村庄都被冲毁了。还有报道说,在1960年代,美军为了抛弃污水,将污水排放到了地下,结果频繁引发了周边地区的地震。这些都与“水”有关”。

老师搞的研究对地震预报和防灾不可或缺的,同时也让我们再次认识到,我们是生活在地球的绝妙的平衡之中。

在白板上进行说明的片山老师

还研究“地热发电”!

片山老师除了研究地震的发生机制,最近还开始从事“地热发电”的研究。片山老师,您为什么要研究“地热发电”呢?

老师说:“据说再过大约40多年,石油将被耗尽,其他化石燃料在120多年后也将枯竭。因此,人们期待风力发电、太阳能发电以及地热发电等可再生能源(※),但是这些可再生能源的利用量现在还很少。我关注这当中的地热发电。因为我研究的地球内部的水的流动、岩石的破裂和滑动等都与地热发电有紧密的关系”。

(※)可再生能源・・・来自大自然的、能半永久使用的能源。

片山老师这么介绍地热发电的优点。

“只要有了发电设备,就可以利用地热,并可以不分季节和昼夜稳定地发电。为什么这么说,这是因为在火山大国日本的地下深处有岩浆,沉睡着巨量的热能。地热发电就是以蒸汽的方式提取地热能的一部分用以发电。这种发电方式的优点是CO2排放量极少(仅为火力发电的1/20),非常环保。今后如果能研发出高效提取地热能量的技术,仅仅依靠地热发电就能满足全球的能源消费量也许不是幻想”。

老师说,在地热发电中他特别高度关注“干热岩发电”。

“干热岩发电是向地下注水,人工构建水循环系统的发电方法。采用这种方法,在没有天然的热水池的地区也能发电,这样可利用地热能的地区将大大地扩大”。

介绍开始研究地热发电的理由的片山老师

但是也不都是好的一面,也有“能量回收率低”和“预料会因水力压裂(※)诱发地震”等缺点。

老师谈到今后的抱负时说:“我想利用迄今在地震研究中积累的技术和成果,解决各种问题,实现干热岩发电的实用化”。

(※)水力压裂・・・使用加压的水挤压基岩,使其产生微小的裂缝。   

「“干了再说!”,不管什么都能进行尝试,那就是地球行星系统学

片山老师自我分析说:“我是考虑太多的话,就无法付诸行动的人”。老师的座右铭是“干了再说!”。在科学研究上,有许多事必须自己亲自做才能知道到底是怎么回事。

老师说:“有的课题我查阅了文献,觉得‘这个课题好像没什么可研究了’,但是自己重新做了一遍,没想到得到的结果与文献完全不一样。或者改变了设定条件就完全没有了可重现性,所以我觉得还是必须自己亲自做一遍。‘不要过多的考虑,要自己动手做’,这是我的研究方式”。

老师补充道,这个“干了再说!”非常适合地球行星系统学这个领域。

“倾注全力研究自己的专业,这样就能注重细节,心情也会不错。但是,地球行星系统学是以地球为中心,融合了地质矿物学、物理学、化学领域而形成的学科。因此我必须学习许多自己专业以外的知识,这样我的‘想知道!’和‘这不是能用于自己的研究吗?’的愿望就越来越强烈”。

只要有了新发现,“我就兴奋得晚上连觉也睡不着了”

讲述新发现的喜悦的片山老师

老师说,有了新发现的时候,是最有成就感的时候。

“我觉得任何搞研究的都是这样的,‘知道了这个世界上谁都不知道,只有自己知道的事实’,没有比这更愉快、更令人心跳的瞬间了。真的是高兴得晚上连觉也睡不着了(笑)”。

老师说,研究没有人研究的课题,这就是科学的乐趣老师举例说,即使是获得诺贝尔奖的尖端基础研究,真正得到各种应用,为社会作出贡献也要在30多年以后。对今后的打算,老师继续如下说道。

“只对有限的领域有用的研究,有时也会对其他领域,进而对整个社会有用。我想关注‘当今社会不大需要的研究’,尽可能不埋没任何有前途的研究。同时今后还想继续取得能为当今社会作贡献的研究成果”。

后记

最初老师好像是怀着“想更多地知道地球上发生的事!”这个朦胧的想法,开始学习地球行星系统学的。亲眼目睹了“想知道!”这个好奇心与“干了再说!”这种挑战的意愿相结合取得的新的研究成果。老师真挚地说,在珍惜自己的敏感性的同时,“不仅要满足自己的好奇心,还要为社会作贡献”。我感受到了老师的热情的性格和地球的深奥,如果我再上一次大学的话,我就学习地球行星系统学。(i)


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