宇宙における惑星や生命の多様性を理解するという、これからの自然科学の大きな命題に取り組むためには、地球惑星科学、生命科学、天文学の横断的分野結合が必要不可欠です。
そこで、多分野、多極間の連携を強め、学際・複合科学を切り拓く次世代研究者や、社会の様々な分野で地球規模の問題解決などに関る、広い視野を持った人材を育成する教育も同時に推進しています。


本プログラムを通して、生命の存在がこの宇宙において相対化され、人類の世界観の新たな変革につながることが期待されます。
今年度も、研究および教育に精一杯力を注いでいきたいと思います。

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論文要旨（by 上田翔士）

系外地球型惑星と思われる天体や宇宙空間を漂う浮遊惑星が発見され始めている昨今、生命居住可能な系外地球型惑星や浮遊地球型惑星が存在するのかどうかということは非常に重要なテーマである。そういった状況の中で、表面が全球凍結しているが氷の内部が地熱によって溶けて、表面が氷に覆われた海 (内部海) が出来ることが分かっており、内部海の生命居住可能性について数多くの研究がなされている。本研究では惑星内部からの熱フラックスによって、惑星進化のタイムスケールで内部海を保持する系外地球型惑星・浮遊地球型惑星について、惑星質量・中心星からの距離・惑星表面の水の量・放射性熱源の量をパラメータとしてふり、議論した。地球と同質量で温室効果がない系外地球型惑星は 1AU において地球の 0.5-8 倍の水を表面に持つ場合、または地球の 0.4 倍以上の放射性熱源を持つ場合に内部海をもつことが出来る。8 倍以上の水を表面に持つ場合は、内部海の底に高圧氷が生じてしまい、ハビタブルでなくなる。内部海をもつ条件というのは質量依存性が高く、質量が地球の数倍の場合、内部海を保持する可能性が大きくなる。地球と同質量で温室効果がない浮遊地球型惑星は地球の 2-8 倍の水を表面に持つ場合、または地球の 2 倍以上の放射性熱源を持つ場合、内部海をもつことが出来ることが分かった。8 倍以上の水を表面に持つ場合は、上と同様にハビタブルでなくなる。海惑星よりも内部海をもつ地球型惑星のほうが系外惑星や浮遊惑星において一般的であることが示唆されたため、研究や探査の際に海惑星以上に内部海を持つ地球型惑星にも留意しなくてはならない。

卒論発表会での発表スライドを以下に載せておきます。

また彼の卒論のPDFファイルをこちらに置いています。
興味のある方がいらっしゃいましたら、ぜひご覧になってみてください。


さて、今回は昨年の尾花くんに続いて2人目の卒論指導となりました。
（ただし尾花くんは大学院で別の専攻に進学したため、同じ業界に残る学生としては上田くんが僕の最初の指導学生となります）

今回の卒論では、もともとは「ハビタブル浮遊惑星」という非常にアバウトな（そしてややネタ的な）テーマを提示していました。
ちょうど「銀河系内に浮遊惑星がたくさん存在している」という論文が出たころで、実験的に卒論で浮遊惑星を扱うのもおもしろいかな、となんとなく（ノリで）提案したテーマでした。

ということで、先行研究もあまりありませんでしたし、どこへ進むのかもよくわからないまま手探りな感じで卒論指導がスタートしました。

上田くんには、最初に一般的な地球型惑星のハビタビリティについて勉強してもらった後、いくつか関係論文を読んでもらいました。
その過程で一緒に何度か議論していく中で、内部海を持つ地球型惑星（浮遊惑星を含む）について焦点が絞られていき、さらには高圧氷の問題など新しい視点も加えていくことができました。

彼はまだ学部生にも関わらず、複数の論文をしっかり読み込み、その内容をまとめ、さらに研究の方向性を議論するという、非常に密度の濃い研究活動を進めてくれたと思います。
こんな海のものとも山のものともつかぬ卒論テーマを、かっちりとした意味のある議論が行える研究にまで持っていけたのも、ひとえに上田くんのがんばりがあってこそでした。
本当に素晴らしかったと思います。

今回の卒論での経験を生かして、大学院でも充実した研究活動をガンガン進めていってくれることを期待しています。


ちなみに上田くんにはさっそく5月の連合大会で今回の研究について発表してもらう予定です。
学会が近づいたらまたtwitter等で宣伝すると思うので、ぜひ聞きに行ってやってくださいね。 >惑星科学なみなさま


卒論では今回のような「実験的」なネタについて、1年間ゆっくり時間をかけて取り組んでいけるので、僕としてもとてもよい経験になっています。
来年度も4年生がたくさん入ってくるとのことなので、またおもしろそうなテーマをいくつか用意して、一緒に楽しく勉強＆研究していければいいなと思います。

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地球惑星科学・生命科学・天文学の横断的分野結合によって、宇宙における惑星や生命の多様性を理解するという壮大なテーマに挑んでいきたいと思います。


個人的な研究・教育の方針について、提出した研究計画・抱負を以下に転載しておきます。

地球惑星科学・生命科学・天文学の分野横断的なアプローチにより、生命を宿す惑星の形成と進化に関する研究、および宇宙における生命進化の一般性・多様性に関する研究を行いたい。過去に上の３分野全てにおいて研究を行った実績があり、今後はそれらを総合することで、全く新しい学際的な研究を進めていくことが可能であると考えている。具体的には、大きく以下の３つの研究を行う予定である。

（１）太陽系外惑星系も含めた多様な惑星、特に地球型惑星の形成について：惑星形成論をもとにしたモンテカルロシミュレーションを行う。基本的な数値計算コードについては、既に過去の研究で作成済みである。今後は、本GCOEプログラム拠点リーダーの井田茂教授との共同研究により、原始惑星系円盤におけるスノーラインの移動を考慮した計算や、円盤内側での環境の違いによる多様な地球型惑星の作り分け、あるいは原始衛星系円盤における衛星形成の一般化など、ハビタブルプラネット（ハビタブルムーン）の形成と進化に重要なテーマについて、より詳細な研究を行いたい。

（２）地球型生命の基礎システムとしてのバクテリアの生態系について：数理生態学の基礎理論をもとにした数値計算を行う。バクテリアの生態系そのもの、あるいはバクテリアと周囲の環境との相互関係を記述できる「妥当な」数理モデルは未だ存在しない。過去の研究で動物と植物の相互関係をモデル化した経験をもとに、バクテリアの生態系、および生態系と環境との相互作用が記述可能な、より一般化された数理モデルを構築したい。また、本GCOEプログラム生命班の黒川顕教授との共同研究により、構築した数理モデルの実際のバクテリアの生態系への適用、および測定データからの数理モデルへのフィードバックを行い、現実の生態系を表現できるモデルの完成を目指したい。

（３）地球型惑星の表層環境進化と生態系進化の相関について：（１）の研究をもとに、形成された地球型惑星の表層環境、特に大気と水の量や成分について計算・議論する。また（２）の研究をもとに、惑星の表層環境と生態系の間の相互作用について計算・議論する。これらを総合し、惑星の表層環境の進化や変動が生態系の進化や変動に与える影響を調べ、宇宙における生命進化の一般性や多様性、あるいは特殊性を明らかにしたい。

一方、教育に関しては、本GCOEプログラムの研究教育に積極的に取り組み、他分野の学生との共同研究も行っていくことで、学際性・実行力・国際性を持ち、分野横断的な複合科学を切り拓く、広い視野を持った次世代研究者の育成に力を尽くしたい。また学部での講義や一般講演などを通し、本GCOEプログラムの成果をはじめとした惑星や生命に関する最新の知見、および学際的研究の魅力や重要性を伝えていく活動についても、積極的に携わっていきたいと考えている。

初心を忘れず、原点を見失わず、日々の研究教育活動に励んでいきます。

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論文要旨（by 尾花勝太）

木星の軌道上には、2つの小天体群が存在する。これらは、木星トロヤ群と呼ばれ、ラグランジュポイントの L4 と L5 付近に存在している。木星トロヤ群の形成シナリオは2通り考えられているが、未だにどちらのシナリオが正しいかを決定づける有力な理論が存在しない。そこで本研究では、片方のシナリオに注目し、本当に木星トロヤ群が形成可能なのかを再考した。具体的には以下の通りである。観測によって、L4 木星トロヤ群のサイズ分布の特徴のひとつとして、「直径約 5km 以下の小天体のサイズ分布の傾きが小さい」ことがわかっている。この特徴を説明可能とされている Marzari & Scholl (1998) の研究は、特定の状況のみを扱っている。よって、惑星形成論の立場から見ても妥当と言える様々なパラメータを用いて、彼らの主張を確かめた。特に、土星がガスを集積する位置やタイミングに妥当な範囲の極値を与えた。その結果、本研究で与えたすべてのパラーメータにおいて、Marzari & Scholl (1998) の主張は確認できた。しかし、一部の計算では、木星トロヤ群自体が形成されなかった。

卒論発表会での発表スライドが公開されているので、以下に載せておきます。

卒業研究

なお、より詳しい説明は本人のブログ記事をご参照ください。

また彼の卒論のPDFファイルをこちらに置いています。
興味のある方がいらっしゃいましたら、ぜひご覧になってみてください。


さて、今回の卒論指導は僕にとって初めての直接的な学生指導となりました。

指導の仕方やペースなどはほぼ手探り状態でしたし、本研究で扱ったいわゆるN体問題についても僕はプロフェッショナルではなかったので、指導教員としていろいろと至らない点も多かったと思います。
またトロヤ群形成論についても一から勉強していく感じだったので、最初のうちはなかなかうまい攻めどころが見つからず、右往左往していることも結構ありました。

それでも、いつも前向きにがんばり、こちらの予想を超える研究の進展を見せてくれる尾花くん（N体計算のコードを1週間ほどで一気に書き上げたときは、本当にびっくりしました！）に助けられ、なんとか一緒に最後まで駆け抜けることができました。

教えることで教えられる、ということもたくさんありますね。
学生さんと一緒に新しいテーマを研究するのもなかなか楽しいものだなあ、と思える一年間になりました。

今回の一連の基礎的な勉強や、試行錯誤、あるいは右往左往が、尾花くんの今後の研究生活に少しでもプラスになってくれればいいなと思います。


そんな「初めての学生」尾花くんですが、残念ながら彼は大学院からは別の専攻に移ることになりました。
とても優秀な学生さんなのでこのままうちの専攻に残って欲しかったところですが、新しい分野で研究をしたいということなので、ぜひまたそちらでもがんばってもらいたいと思います。


最後になりましたが、彼もブログをやっているのでここで紹介しておきます。

「ぽたぽた日記」
http://kachita.blog69.fc2.com/

今回の卒論関係の記事もいくつかあります。

来年からの大学院での研究内容（というか手法）に関わる話題として、

前回AKB総選挙11位だった松井玲奈のキャラクター戦略立案

などは結構気合いの入った内容で、スライドもよくできていると思います。

ぜひ彼のブログにも足を運んでみてください。

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“Origin of the Different Architectures of the Jovian and Saturnian Satellite Systems”
Takanori Sasaki, Glen R. Stewart & Shigeru Ida
Accepted to Astrophysical Journal, 2010

木星衛星系と土星衛星系の異なる特徴の起源

木星の規則衛星（母惑星の赤道面内をほぼ円軌道で順行する衛星）は主にガリレオ衛星と呼ばれる4つの等サイズの衛星（内側からイオ・エウロパ・ガニメデ・カリスト）で構成され、最も外側を回るカリストを除いてお互いに平均運動共鳴（2つの天体の公転周期が簡単な整数比になっている場合の共鳴）に入っている。

一方、土星では大きな規則衛星はタイタンのみで、他の衛星たちはそれと比べて非常に小さい。

本論文では、原始衛星系円盤中での衛星の成長と軌道進化を準解析的にシミュレーションすることで、これらの衛星系の異なる特徴の起源について調べた。

先行研究（原始衛星系円盤モデル・ガス惑星形成モデル・若い星の観測結果）をもとに、木星と土星の系にそれぞれ対応する2つの異なる円盤進化・構造モデルを作成した。

本モデルの新しい点は、木星と土星の間で
（１）原始衛星系円盤へのガス降着終息のタイムスケールが異なること
（２）円盤中での空隙の進化が異なること
を考慮した点である。

モンテカルロシミュレーションを行った結果、木星系では主に平均運動共鳴に入った4〜5個の等質量の衛星が形成された。

この軌道配置は、衛星のタイプI移動、円盤内縁での一時的な衛星移動の停止、および木星が原始太陽系円盤にギャップを開けることによる急激なガス降着の終息によって得られている。

一方土星系では、グローバルな原始太陽系円盤の消失に伴う緩やかなガス降着の終息によって、主に土星から遠い位置に大きな衛星が一つだけ作られた。

またシミュレーションによって得られたこれらの衛星系は、質量や構成物質（岩石/氷・内部分化・リング形成など）に関しても現実の木星系・土星系と調和的であった。

オリジナルの論文は5月頃に ApJ に出るそうなのですが、最終版を astro-ph にアップしているので、早く読んでみたい方はこちらをご覧ください。
http://arxiv.org/abs/1003.5737

Related posts:

1. 英語版 Sasaki Takanori Online
2. 検索 "sasaki takanori"
3. Ph.D.交流会 with dankogai

研究実施状況

近年発見が相次いでいる太陽系外の巨大な地球型惑星（スーパーアース）について、その系の特徴が木星・土星の衛星系（ガリレオ衛星・タイタン）の特徴と類似している点に注目し、巨大ガス惑星周りの衛星形成についての研究を行った。また本研究では、原始星周りの周星円盤の特徴と巨大ガス惑星周りの周惑星円盤の特徴の類似性にも着目し、衛星形成環境についても新たな知見を示した。太陽系内の衛星系から太陽系外の地球型惑星を論じるというのは極めて独創的であり、そのアイデアについては複数の学会および研究会で発表を行った。

具体的な研究手法とその結果については、以下の通りである。

Canup & Ward (2002, 2006) を参考に周惑星円盤の進化モデルを定式化し、その計算コードを作成した。先行研究では考慮されていなかった、木星・土星の形成環境の違いも組み込まれたモデルになっている。さらに惑星形成モデルである Ida & Lin (2004, 2008) を参考に衛星形成モデルを作成し、その計算コードを作成した。微衛星集積による衛星の形成、周惑星円盤との相互作用による衛星の動径方向移動、および周惑星円盤内縁における衛星の捕獲や衛星同士の共鳴関係など、多くの物理過程が組み込まれたモデルになっている。
本研究では、過去のN体計算の結果をもとに半解析的な式を導くことで、短時間に大量のパラメータスタディを行うことが可能となった。これにより、衛星形成について初めて統計的な議論を行うことができるようになった点が、非常に重要である。

計算の結果、衛星形成環境の違いから、木星・土星の衛星系の特徴の違いが自然に説明されることが明らかになった。各衛星系における衛星の位置・個数・成分・内部構造など、ほぼ全ての特徴が再現された。また本研究によって示唆されたタイタンの内部構造が、実際に探査機カッシーニによって得られた最新データと調和的であったことも、特筆すべき点である。さらに本研究で直接は計算されていないが、土星のリング形成についても、先行研究のアイデアを支持する結果が得られている。
本研究の結果は、ガス惑星周りの衛星形成問題に対して決定的な解を与えたと言っても過言ではない。これらの成果については、査読論文を含む複数の論文および学会・研究会において発表を行った。

以上の成果は、太陽系やスーパーアース系の形成過程の違いにも重要な示唆を与えており、今後一般的な地球型惑星の形成・進化の議論が大きく進むことが期待される。また巨大ガス惑星周りに形成される周惑星円盤の特徴を議論することで、原始星周りに形成される円盤についても新たな知見が得られた。これは地球型惑星の形成環境を議論する上で非常に重要な結果である。

本研究で作成した計算コードは、多様な原始惑星系円盤における多様な惑星形成の研究に応用することが可能であり、来年度は一般的な地球型惑星の形成や進化について、より総合的・統一的な研究を行いたい。

昨年度は、論文もアクセプトされましたし、学会発表もいろんな場所で行いました。研究のアウトプットに関しても、充実した一年だったと思います。
以下に、実績報告書で報告した研究発表についてもまとめておきます。

論文：

① Takanori Sasaki, Glen R. Stewart & Shigeru Ida, Origin of the Different Architectures of the Jovian and Saturnian Satellite Systems, The Astrophysical Journal, in press

② Takanori Sasaki, Shigeru Ida & Glen R. Stewart, Origin of a Difference between Jovian and Saturnian Satellite Systems, Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity, 263-264, 2009

学会発表：

① 佐々木貴教, 井田茂 & Glen R. Stewart, 木星衛星系と土星衛星系の作り分け, 日本地球惑星科学連合2009年大会, 幕張メッセ国際会議場, 2009年5月（口頭）

② 佐々木貴教, 井田茂 & Glen R. Stewart, 巨大惑星周りの衛星系形成とその多様性の起源, 日本惑星科学会2009年秋季講演会, 東京大学, 2009年9月（口頭）

③ Takanori Sasaki, Shigeru Ida & Glen R. Stewart, Origin of the Different Architectures of the Jovian and Saturnian Satellite Systems, 41st Annual Meeting of the AAS Division for Planetary Sciences, Puerto Rico, USA, 2009年10月（口頭）

④ Takanori Sasaki, Shigeru Ida & Glen R. Stewart, Formation of satellite systems in a circum-planetary disk around gas giant planet, The 11th Symposium on Planetary Science, 東北大学, 2010年3月（口頭）

プエルトリコに行ったのとか、懐かしいですね〜。久しぶりの英語の口頭発表でドキドキでしたが、楽しい国際会議でした。

今年度もたぶんあちこち行くことになると思います。まずは6月の石垣島と7月のインドが直近の国際会議です。
英語力もさらに高めて、もっともっと国際会議を楽しめるようになりたいです。

今年度は学振PDの3年目、最後の年度になります。

なんだかあっという間に東工大での2年間が過ぎてしまいましたが、研究者としてとても実りの多い2年間でもありました。最後の1年間は、いま頭の中にあるアイデアをどんどん形にしていき、この2年間で得たものを世界中の研究者や社会の人々と共有していけるよう、しっかりがんばっていこうと思います。

このブログでも、研究関係のアウトプットをたくさんしていけたらいいなと思います。

今年度も、Sasaki Takanori Online をよろしくお願いします。

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シンポジウム前半は、藝大と理研から各一人ずつ登壇し、ある一つのテーマについて対談（×3）が行われました。それぞれどれも刺激的かつ魅力的な、素晴らしい対談でした。

対談中は、科学と芸術がうまく融合したり、すれ違ったり、対立しあったり。様々なやりとりが行われ、聴衆側も有意義な時間が過ごせたと思います。

ただ個人的に、ひとつだけ気になった点がありました。それは対談された方が（意識的かどうかは知りませんが）科学と芸術の違いを非常に強調されていたことです。

「そもそも『科学』と『芸術』なんて本当にわかり合えるのでしょうか？」
「こんなに全く違う『科学』と『芸術』を融合させようという我々の試みはとても画期的ですね！」

というスタンスで対談が進んでいきました。

僕はこの感覚については非常に疑問があります。そもそも科学と芸術が全く違うものだと心から思っている研究者なんて、いったいどれほどいるでしょうか。

世間には科学者に一種の美的享楽がある事を知らぬ人が多いようである。しかし科学者には科学者以外の味わう事のできぬような美的生活がある事は事実である。

（中略）

また一方において芸術家は、科学者に必要なと同程度、もしくはそれ以上の観察力や分析的の頭脳をもっていなければなるまいと思う。この事はあるいは多くの芸術家自身には自覚していない事かもしれないが、事実はそうでなければなるまい。（寺田寅彦）

芸術家が神来的に得た感想を表すために使用する色彩や筆触や和声や旋律や脚色や事件は言わば芸術家の論理解析のようなものであって、科学者の直感的に得た黙示を確立するための論理的解析はある意味において科学者の技巧とも見られるべきものであろう。（寺田寅彦）

科学と芸術は本来的に似通った性質を持っており、どちらも同じく「この世界をよりよく理解、あるいは表現する」ことを目指しています。その手法や思考過程、そこから得られる美的感動など、要素のみを取り出せばどちらも区別がつかないほど似通ったものとして捉えられるはずです。

これが研究者の「科学と芸術」に対する、極めてまっとうな感覚だと思うのですよね。

ということで、あまり「異分野交流」的な雰囲気を前面に出すのはやめた方がいい気がしました。当たり前のこととして、科学と芸術の融合を実践していく。それでいいんじゃないかと思います。


さてシンポジウム後半は、宮田藝大学長・野依理研理事長・利根川理研センター長の3人による鼎談。ノーベル賞受賞者2人を迎えての激論を交わすという、なかなか豪華な鼎談でした。

こちらは、野依先生の熱いメッセージがとても印象的でした。現代社会において科学と芸術（文化）が乖離していくことを強く危惧されており、今回の藝大と理研の連携協力について、その根底にある「思想」を熱く語っていただきました。

野依先生のお話をじっくり聞いたのは今回が初めてでしたが、強い信念と哲学を持ってサイエンスを行われておられることがよくわかる講演で、とても感動しました。と同時に、研究者としてどう生きていくべきかについて、とても考えさせられる講演でもありました。

こういう信念を持った方が理事長をされている理化学研究所は、本当に魅力的で質の高い研究所だと思います。


藝大と理研の連携協力が進んでいけば、今後もまたこういう対談企画などが開かれることがあるかもしれません。科学者として（そしてまた芸術を愛するものとして）、自分自身の立ち位置をしっかり確認するためにも、なるべくこうしたシンポジウムには積極的に参加していきたいと思います。

このような科学者と芸術家とが相会うて肝胆相照らすべき機会があったら、二人はおそらく会心の握手をかわすに躊躇しないであろう。二人の目ざすところは同一な真の半面である。（寺田寅彦）

太陽系の歴史によって自分が拘束されることと、歴史的対象を自分が再構成することとの、いわば弁証法的な行為を通じて過去の履歴を再現する、このことが本来的な太陽系形成論の仕事である。

楽譜によって演奏が拘束されることと、その解釈と表現方法を介して音楽を追創造することとの、いわば弁証法的な行為を通じて作曲家の想いを再現する、このことが本来的な演奏家の仕事である。

それが科学たりうるためには、またそれが芸術たりうるためには、単なる再生ではなく自らの表現方法を通じた再構成や追創造を行うことが必要である。その先に、未来の多様性と可能性が広がっている。過去が未来につながること、それが本質だと思う。

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・論文サーベイサブ：それぞれが担当する主要ジャーナルから関係のありそうな論文を選んで紹介。ここでは基本的にアブストを紹介する程度で、気になる人は自分で論文を取ってきて読む。

・論文サーベイメイン：重要論文をひとつ選んで詳しく紹介。きちんと内容が理解できるようにレビューする。

・ワーク：自分の研究発表。一応これがセミナーのメインイベント。

で、ワークのところでD論の内容を話したのですが、、、。

みなさん、説明できないところが多くてごめんなさい (>_<) もっとちゃんと理解して、内容をまとめて論文を書くので、しばしお待ちくださいませ。

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それから先日取材を受けていた日経BPさんの理学部特集号の原稿チェック。思っていたよりも座談会で話した内容に忠実に編集されていたので安心。（正直、もっと好き勝手に編集されるものだと思ってました (^^;）
来月あたり発売予定かな？確か。その際にはまたお知らせいたします♪

明日は研究室の顔合わせ会（正式には “研究室会議” と呼ぶらしい）。新M1＆新卒研生とは全く面識が無いので、どんな学生が来てるのか楽しみです。

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それにしても、テレビを見るとみんな普通に外を出歩いていましたねー。いや、仕事だからしょうがないんでしょうけど。でも本当はこんな日は危険だから動かない方がいいですよ。

以前から思っていたのですが、東京の人って、台風直撃の日でもいつも通り出歩きますよね。最初はちょっとびっくりでした。大型台風が毎年やってくる唐津の出身者としては、「台風→家で待機」が常識なのです。しかも仕事ならまだしも、学校や遊びなど、絶対に出かけなくてもいい場合（学校は微妙だけど）は、自宅待機が基本です。

自然をなめちゃいけませんよ。

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