講座紹介

地球惑星システム科学講座について

地球惑星科学が対象とする太陽系空間、地球や惑星の電磁気圏、大気圏、水圏、生物圏、固体圏などの領域では、それぞれ異なる物理・化学・生物過程が現象を支配しており、研究手法自体も異なるため、従来は領域別に研究が進められてきました。しかし、これら各圏は本来独立に活動しているわけではなく、さまざまなフィードバック過程を通じた力学結合・エネルギー輸送・物質循環によって駆動される多圏間相互作用によって、互いに影響を及ぼし合っていることが明らかになってきました。したがって、従来の個別的な研究を総合し、地球や惑星をシステムとしてとらえ、系統的かつ総合的に研究する分野の確立が必要とされています。

私たち地球惑星システム科学講座は、さまざまな専門領域の研究者から構成されており、野外調査、観測、試料分析、データ解析、実験、理論といった異なる研究手法を機能的に連携させ、地球惑星システムの構造形成と進化、地球惑星システムを構成する各圏間の相互作用、地球惑星システムの安定性・不安定性、地球惑星システムの進化・変動およびその動態などに関する研究を行っています。また、地球惑星表層環境システムの成立や変動についての研究を推進することにより、地球環境問題や人類を含む生命の持続的生存条件のより深い理解に寄与することも目指しています。

地球惑星システムの形成

地球惑星システムを構成する諸要素やサブシステムはあらかじめ決まったものではなく，新しく形成され，変化していきます． このような地球惑星システムのふるまいは通常のシステム科学にはない特徴です. 私達は宇宙での固体物質形成，それらを材料とした分子雲からの原始惑星系円盤形成，円盤内での惑星の形成，惑星表層での海・大気の形成，内部でのコア・マントル形成といったサブシステムの分化の結果として起こる地球惑星システムの形成，時間発展およびその普遍性・特殊性を実験，分析，観測，理論，モデリングの手法を用いて理解することに取り組んでいます.

系外惑星システムの多様性

惑星は，太陽系に固有のものではありません．太陽以外の恒星のまわりにも惑星の存在が確認されており，その数はすでに5000を超えています．しかも，発見された惑星系の形態は実に多様であることが知られています．私達は，惑星形成過程の理論シミュレーションや観測データ解析に基づいた内部構造推定などによって，惑星系というシステムの多様性の起源を探り，そこから太陽系の普遍性・特殊性を理解することに取り組んでいます．

地球表層環境システムの動態（生物圏）

地球表層環境システムの重要な構成要素の１つは，生物圏です．その一部だった人間によって，地球環境は変化しつつあり，生物圏は変化の影響を受けるとともに，フィードバックしています．地球表層環境システム変動に対する生物圏の応答を，野外調査・観測や試料の分析，モデルを通じて解明し，私たち自身の未来を考える上で重要な地球規模変動の正確な予測と対応につなげたいと考えています．

地球表層環境システムの動態（熱放射収支）

太陽から地球に入射する可視光と地球から宇宙に放出される赤外光のエネルギーのバランスにより地球の平均気温が決定されるため，放射収支は気候変動の重要な因子です．太陽・地球放射を散乱・吸収するエアロゾル・雲・温室効果気体の物理的・化学的特性やその挙動に関する知見は気候（気温，降水）や表層システム（大気・海洋，雪氷圏，生命圏など）の変動の理解に不可欠です．最先端の技術による測定（室内実験・野外観測）と，数値モデルと組み合わせて，地球表層環境の変動の要因，特に人間活動の影響を解明し，その変動の正確な予測につなげます．

惑星地球システムの変動

惑星地球システムは，内的・外的の作用により，複数の安定状態を行き来してきました．そうした安定状態(モード)間のジャンプは，様々な時間スケールで起きています．例えば，過去数十百万年間に繰り返した氷期・間氷期変動，数百 数千年スケールで繰り返すモンスーン変動なども地球システムモード間のジャンプとして説明できます．また，約2億5千万年前に起きた地球史上最大の大量絶滅を引き起こした環境変動も，内的要因による惑星地球システムのモードジャンプという視点で捉えることができるかもしれません．惑星地球システムが地球史を通じて経験した変動の規模や様式，変動の時間スケールを地質調査や試料分析で求め，変動の仕組みやその要因を理解することを目指しています