津波堆積物は、過去に発生した津波の頻度や規模を推定する手段として活用されています。
しかし、地層は連続的に堆積しているとは限らず、津波堆積物を含む一部の時代の地層が欠落し、津波の痕跡を見落としている可能性もあります。
そこで今回、東北大学災害科学国際研究所の石澤尭史助教らの研究グループは、「津波堆積物を含む地層について、垂直方向に連続してミリ間隔の高密度で年代測定を行い、対象期間に関して年代的に地層の欠損がないことを確認する」手法を開発しました。
さらに、三陸海岸北部（岩手県野田村）において、巨大津波でしか浸水しない内陸の地層を取り出し、本手法を適用することにより、三陸海岸の広域に被害を及ぼした巨大津波の履歴を復元しました。
その結果、三陸地域における1611年の慶長奥州津波は、2011年の東北沖津波や1896年の明治三陸津波と同規模の巨大津波であったことが示されました。
また、従来、1454年の享徳津波が三陸海岸を襲った可能性が指摘されていましたが、今回の研究から三陸海岸北部に享徳津波は襲来しなかったことが明らかになりました。
日本海溝沿いで発生する巨大地震津波の頻度は約500年間隔（2011年東北沖津波、1454年享徳津波、869年貞観津波）とする説もありましたが、本研究からその発生頻度は不規則であることが明らかになりました（2011年東北沖津波、1611年慶長津波、869年貞観津波）。
さらに1896年の明治三陸津波のような津波地震⁾由来の巨大津波も考慮すると、三陸海岸では過去400年間に特に高頻度で巨大津波が発生していることも示されました。

本研究成果は、2022年2月2日にQuaternary Science Reviews誌に掲載されました。

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５大大量絶滅の４回目にあたる約２億年前の三畳紀末の大量絶滅を境に、それまで繁栄していたワニの先祖の大型爬虫類が絶滅し、恐竜の多様化が始まりました。
それまで小さく地味だった三畳紀の恐竜は三畳紀末の大量絶滅以後に急速に大型化して、ジュラ紀以降の繁栄につながりました。

この大量絶滅の原因は、超大陸パンゲアの分裂を引き起こした大規模火山活動であると考えられていました。
しかし、火山活動がどのように環境変動を引き起こしたかは不明でした。

本専攻の海保邦夫教授（現：東北大学名誉教授）らの研究グループは、堆積岩の加熱実験を行い、比較的低い温度では二酸化硫黄が、高い温度では二酸化炭素がより多く放出されることを明らかにしました。
さらに、大量絶滅を記録した地層から発見した加熱温度に制御されて生成する堆積有機分子の種類の変化から、火山活動が低温から高温へ移行したと推定しました。以上の結果から、三畳紀末の大量絶滅は次のプロセスで起きたことを提唱しました：

● 大規模火山活動のマグマが、比較的低温で堆積岩を加熱した結果、大量の二酸化硫黄が生成された。
● 二酸化硫黄が成層圏に入り、硫酸エアロゾルを形成した。
● 硫酸エアロゾルが太陽光を反射し、光合成阻害や地球寒冷化などにより生物の大量絶滅が起こった。

本研究の成果は、国際誌 「Earth and Planetary Science Letters」に掲載されるのに先立ち、１月12日付電子版に掲載されました。
編集者により重要と判断され、特別早く出版されることになりました。

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ドイツ連邦共和国バイロイト大学バイエルン地球科学研究所のArtem Chanyshev研究員・桂智男教授・Dmitry Bondar大学院生・Eun Jeong Kim研究員・西田圭佑研究員・Zhaodong Liu研究員・Ling Wang研究員、中華人民共和国北京高圧科学研究中心の石井貴之主任研究員・Bingmin Yan技官・Hu Tang大学院生・Zhen Chen大学院生、高輝度光科学研究センター回折・散乱推進室の丹下慶範・肥後祐司主幹研究員、ドイツ電子放射光施設のRobert Farla主任研究員・Shrikant Bhat主任研究員、本専攻中嶋彩乃大学院生らからなる国際共同研究チームは、大型放射光施設SPring-8とドイツ電子放射光施設の放射光X線を利用した高温高圧下その場観察実験により上部・下部マントル境界条件で、秋本石－ブリッジマン石転移及びリングウッド石からブリッジマン石＋ペリクレースへの分解反応の相境界を精密に決定しました。
上部・下部マントル境界は通常の地域では深さ660 kmに位置しますが、周囲と比較して低温であるプレートの沈み込み帯下では大きく陥没しています。
上部・下部マントル境界は、リングウッド石の分解によって引き起こされると考えられています。
その為、沈み込み帯下の境界の陥没は、比較的低温であるために起きるこの分解反応深度の上昇によると考えられてきました。
しかし、リングウッド石の分解反応深度にはほとんど温度依存性がなく、実際の陥没を説明できるような深度変化が期待できません。
本研究では、リングウッド石分解反応とは対称的に、秋本石－ブリッジマン石の転移圧力が低温において大きな負の温度依存性を持つことが示されました。
これにより、沈み込み帯下における上部・下部マントル境界の陥没は秋本石－ブリッジマン石転移によって引き起こされることが明らかになりました。

本研究成果は、世界最高の学術雑誌、「Nature」に1月6日号に掲載されました。

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洞穴遺跡から出土した貝化石と鍾乳洞の鍾乳石（石筍）を用いた新しい地質考古学的手法を構築し、最終氷期における沖縄の気温を季節レベルの高時間分解能で復元することに成功しました。
そのデータを解析した結果、沖縄は23,000年前の最終氷期では現在と比べて6〜7℃低く、16,000〜13,000年前では現在と比べて4〜5℃低かったことが示されました。
最終氷期の気温低下は海水の温度低下より2倍も大きかったと見積もられ、氷期〜間氷期にかけての海洋と大気の温度変化が異なることを示しています。
琉球列島における氷期の気温を季節レベルで推定した試みは初めてであり、遺跡の遺物と鍾乳石の組み合わせによる新しい古気温推定法は、地球科学と考古学の文理融合研究に広く適用できる点で重要であると考えられます。

本研究成果は、「Scientific Reports」の2021年11月9日19時（日本時間）に掲載されました。

本研究は、本専攻の浅海竜司准教授、本堂陸斗学士、高柳栄子助教、井龍康文教授、名古屋大学大学院環境学研究科の植村立准教授、国立科学博物館の藤田祐樹研究員、沖縄県立博物館・美術館の山崎真治主任学芸員、国立台湾大学のC.-C. Shen教授、C.-C. Wu研究員、チューリッヒ工科大学のX. Jiang研究員、総合地球環境学研究所および琉球大学理学部の新城竜一教授、東京大学大学院理学研究科の狩野彰宏教授の共同研究チームによる成果です。

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地球内核の構造と物質は、地球科学にとって未解明な最重要課題の一つです。
本専攻の生田大穣博士、大谷栄治名誉教授、高輝度光科学研究センターの平尾直久主幹研究員は、大型放射光施設SPring-8のBL10XUにおける世界最高輝度の放射光X線とダイヤモンドアンビルセルを用いた地球核の条件での高温高圧実験によって、Fe-Ni-Si合金の相平衡関係を明らかにしました。
そしてこの合金の融点付近の高温高圧下においてB2構造とHcp構造という二つの結晶構造が共存する領域が存在することを解明しました。
この実験から、地震波観測で明らかになっている内核の密度と縦波速度は、B2とHcp構造の二種の結晶構造をもつFe-Ni-Si合金の混合物で説明できることがわかりました。
また、これまで指摘されてきた遅い横波速度、低い粘性率などの内核の特徴がこの二種の結晶構造を持つFe-Ni-Si合金の混合物よって説明出来る可能性があることを示しました。

本研究成果は、日本時間2021年10月28日午後6時（英国時間：2021年10月28日午前10時）公開のCommunications Earth & Environment誌に掲載されました。

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地球内部の液体（水やマグマ）は、流動しやすいために物質やエネルギーを速く輸送し、また周囲の固体物質と化学反応を起こして大きな物性変化をもたらす。
このため、地震・火山活動および地球全体の進化に重要な役割を担うと考えられているにもかかわらず、どこにどれだけ存在するかをイメージングすることが難しい。
特に、地震や火山活動の主な場である深さ60㎞程度までの領域は、岩石の種類が多様であり、従来の主要なイメージング手法である地震波の伝わり方の解析のみからでは、岩石や液体の種類・有無を検証することが難しい。
東京大学地震研究所の岩森光教授らは、地球内部の地震波伝播速度と電気伝導度を統合解析することにより、岩石と液体の種類、量比、分布形状を推定する手法を開発した。
この手法を用いることにより、地殻とマントル最上部の構造イメージングが大きく進み、災害要因としての地震・火山活動のしくみの理解に資すると期待される。

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隕石に含まれるアミノ酸や糖、核酸塩基などの低分子有機物は、その特異的な炭素同位体組成（¹³Cの濃縮）から、太陽系外縁部や太陽集積前の極低温環境でできた分子から作られたと考えられてきました。

本専攻の古川善博准教授、岩佐義成さん(当時博士課程前期2年)、北海道大学低温科学研究所の力石嘉人教授の研究グループは、隕石に含まれる主要な有機物である不溶性有機物とアミノ酸や糖などの低分子有機物との間に存在する大きな炭素同位体組成の差が、隕石有機物の生成反応の一つとして提案されてきたホルモース型反応によって再現できることを明らかにしました。

本研究の成果によって、小惑星に含まれるアミノ酸や糖などの低分子有機物は、これまで考えられていたよりもはるかに広範囲に分布した一般的な材料から生成されていたことが示されました。

本研究成果は、2021年4月29日に米国科学振興協会（AAAS）が発行する『Science Advances』で公開されました。

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地震の前には様々な異常が起こることが報告されています。地震前に地殻に存在する放射性元素であるラドン（²²²Rn）の濃度が増加することもその１つです。
これまで、大地震の本震前の前震活動やゆっくりすべりなどで、大気中のラドン濃度が増加することが知られていました。

本専攻の長濱裕幸教授、武藤潤准教授らの研究グループは、大阪医科薬科大学、神戸薬科大学と共同で、2018年6月18日の大阪北部地震発生前後に大阪医科薬科大学で観測された大気中ラドン濃度データを詳細に解析しました。
その結果、2014年から観測されていた大気中ラドン濃度は、地震の約1年前から減少し、本震後2020年6月まで低いことがわかりました。
一方、観測点周辺での地震活動は地震前に比べて減少していました。
さらに、本震後の地震活動も、余震域を除く近畿地方全域で低下しており、これが地震後にラドン濃度が増加しなかった原因と考えられます。
本研究は、大地震前の静穏化に伴って、大気中のラドン濃度が低下することを世界に先駆けて明らかにしました。
大気中のラドン濃度を用いて、大地震に伴う様々な地殻変動を明らかにできる可能性が得られました。

本研究成果は、2021年4月2日付で「Scientific Reports」にオンライン掲載されました。

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