新発見鉱物「ポワリエライト」から太陽系の誕生、地球の中身が見える
新鉱物ハンターが解説「高圧鉱物」の世界１
海洋研究開発機構（JAMSTEC）の高知コア研究所は、高知龍馬空港のすぐ近くに立地する高知大学物部キャンパスの一角にあります。これまで、海底下から採取した「コア試料」から得られるさまざまな科学的知見や、「地震研究」における新しいアプローチなど、高知コア研究所が担う役割を紹介してきました。
この研究所が所有する世界でも有数の高精度の分析装置を駆使した研究を取り上げます。それが特殊な条件下で生成される「高圧鉱物」の分析です。「高圧鉱物」を調べることで、地球を含めた太陽系の謎に迫ろうとする研究なのです！
お話をうかがった、JAMSTEC高知コア研究所 物質科学研究グループの富岡尚敬主任研究員は、「新鉱物ハンター」として知られる研究者。2021年には「ポワリエライト」と名づけられた新しい高圧鉱物を隕石の中から発見しました。
高圧鉱物とは、いったい何なのか？ なぜ、そこから地球や太陽系の歴史がわかるのか？ その奥深い世界をご紹介します。
富岡尚敬主任研究員（撮影：市谷明美／講談社写真部）
新発見「ポワリエライト」って何？
――富岡さんが隕石の中から発見された新鉱物「ポワリエライト」とは、どのような特徴を持つ鉱物なのでしょうか。
ポワリエライトは、ダイヤモンドのような「高圧鉱物」と呼ばれるものの一種なんです。わかりやすい例を挙げると、グラファイトという炭素からできた鉱物があります。それが地下の深いところで高い圧力を受けて密度が高まり、硬い構造に変化したのがダイヤモンドなんですね。10キロバールを超える圧力がかかり結晶構造が変わると、ダイヤモンドになります。同じ元素からできていてもグラファイトは鉱物、タイヤモンドは高圧鉱物なんです。
このように高圧がかかったことでつくられる鉱物を「高圧鉱物」といいます。
また、温度も重要で、加熱をするとやはり結晶構造が変化します。さらに温度が上がると、それらが液体や気体にもなります（図１）。
図１：圧力と温度の変化によって、同じ物質でも結晶構造が変わる。（図版提供：富岡尚敬／JAMSTEC高知コア研究所） 拡大画像表示
そもそも鉱物は、「化学成分」と「結晶構造」の組み合わせによって分類されます。成分が同じでも構造が違えば別の鉱物ですし、構造が同じでも成分が異なれば別の鉱物。ですから、含まれている元素はグラファイトと同じ炭素でも、構造が異なるダイヤモンドは別種の鉱物として扱われるんですね。
ちなみに2022年11月の時点で、天然の鉱物は5863種の存在が確認されています。人工的に合成された鉱物を含めると、もっと多くなるんです。
