宇宙の水

みなさん、こんにちは

特殊水処理機『新ん泉』の櫻井です。

地球ほど水の豊富な天体はまだ見つかっていません。

宇宙では水は非常に貴重な物質です。

ご存じのように動物・植物の最大成分は水ですから、水がなければもちろん生物もいないことになります。

宇宙での活動が身近な話題となったいま、宇宙の水について今回は考えてみましょう。

宇宙に水はある！？

宇宙の起源は約138億年前に起こったビッグバンからと言われています。

銀河系宇宙は120億年前と推定されています。

１,０００万度以上の高温にあるガス状の粒子が膨張しながら次々とガス集団を形成し、それらがさらに大きなガス集団を作って宇宙を形成し始めました。

銀河系もその一つで、全宇宙には１,０００個以上のガス集団があると言われています。

その宇宙でもっとも多い元素は水素で93％、次がヘリウム7％で他はすべて１％以下です。

長い間宇宙では水素はあるが、水そのもの（H2O）や、水の基になるヒドロキシ基(OH)はないものと考えてられていました。

ところが2009年9月NASA(米航空宇宙局)は月の南極で大量の水素を検出したと発表し、つづいてインドの月探査機チャンドラヤーン1号他の2つの探査機で月面をマッピングする過程で水かヒドロキシ基、あるいはその両方の存在を示す光の波長パターンを検出したと発表しました。

それでは月の水はどのようにして作られるのでしょう？

研究チームによると太陽風(太陽から流れてきた荷電粒子)で運ばれてきた水素イオンが、月面に存在する酸素を豊富に含んだ鉱物やガラスに衝突して作られるとする説が有力とのことです。

以前、月から持ち帰ってきた鉱物に水分が検出されたと発表されましたが、現在ではそれは地球の水分が混入したと考えられており、今回が初めての水分検出の可能性と考えられています。

今後の宇宙探査の成果が待たれます。

太陽系他惑星の水

宇宙でもっとも地球に近い太陽系の惑星には水があるのでしょうか？

木星・土星は表面温度が-130℃以下でその組成が太陽系形成時の星雲ガスに近い巨大ガス惑星と呼ばれ地球と同じ液体の水はないと思われています。

天王星・海王星は、水を主成分とする氷のマントルを持っていると推定されており、惑星ではなくなりましたが冥王星は、水やメタンの氷が主成分です。

地球型惑星と呼ばれている水星の表面温度は330℃、金星200℃、火星-30℃でこれらの惑星には液体の水は存在しないことはわかっていました。

2008年5月に火星の北極付近に着陸したNASAの火星探査機フェニックスは、水の氷を初めて直接検出するという成果をあげました。

一方で毒性の強い高濃度の過塩素酸塩が含まれている証拠も得られたため、生物の存在は難しいとされました。

しかし米・アーカンサス大学のシュブリエール教授によると過塩素酸塩が溶けた水の凝固温度はー67℃なので着陸地点の気温と近い水準にあり、火星の夏の間、1日に数時間は水溶液が液体の状態で存在できる可能性があるとのことです。

2007年4月米ローウェル天文台は太陽系以外の惑星から初めて水を検出したとする研究を発表しました。

太陽系外のガス惑星が水蒸気を大量に含むことは理論的には当然とされていましたが、観測から検出することはひじょうに困難なことでしたが、この発表はペガサス座の惑星で水蒸気が確認されたというものでした。

しかし、別の研究グループの発表ではそうではないとされており、理論的には水の存在は確実でも実際の発見にはまだ時間がかかりそうです。

それではこれらの惑星の水はどのようにして生成されたのでしょうか？

デンマークのニールス・ボーア研究所のヨルゲンセン氏のチームは、初期の地球は非常に熱かったので大量の水を保持できなかった。

約38億5000万年前、「後期重爆撃期（Late Heavy Bombardment）」と呼ばれる太古の時代に彗星が雨のように降り注ぎ、何万もの天体が地球や近隣の天体に衝突した。

その時、冷却していた地球に降り注いだ彗星から水が溶け出して、地球で最初の海となったと考えています。

グリーンランドの地球で最古の岩石の分析からこれらの彗星の衝突で水深1ｋｍ以上の海ができたと計算されています。

太陽系の惑星の水もこうした彗星の衝突と月の水で推定された水素イオンと酸素の衝突の２説が有力です。

しかしいずれにしても地球ほど豊かな水がある天体は他にないようです。

コップ１杯４０万円

若田さんや野口さん、山崎さんの活躍している国際宇宙ステーション（ISS）で飲む水を運搬費から計算するとコップ１杯40万円に相当するそうです。

宇宙では水は貴重な資源です。

ＩＳＳでは宇宙飛行士は自分たちの尿をリサイクルして飲めるようになっています。

2008年11月に水再生システム（WRS））および同システムに尿を送る機能をもつトイレ（WHC）がエンデバー号によって届けられました。

その後試験運転を開始、エンデバー号が蒸留水のサンプルを持ち帰り、地上で分析されました。

2008年5月末以降、ISSに常時滞在する宇宙飛行士は6人に増えるため、NASAは、貴重な水を再生産する同システムを、正式に運用開始することを決定したのでした。

これを祝って、ISSでは5月21日に若田さんら3人の長期滞在宇宙飛行士が、再生処理された水で乾杯しました。

若田さんは「今まで、スペースシャトルやロシアのプログレス補給船から運び込まれた水と味は変わりませんでした」とコメントしました。

2010年3月31日に野口さんは米国、ロシアそれぞれの水処理装置と水供給装置の水質を検査するために、水のサンプルを採取する作業を行い、尿処理装置のタンクに汚水を充填する作業やその他のメンテナンスなどを行いました。

宇宙での活動が本格的になってくると同時に人間の活動に欠かせない水の補給や、排水処理もその重要性が高まってきています。

豊な水に恵まれた地球に暮らしていることを改めて感謝したいものです。