着任予定教員紹介
惑星の誕生と進化の過程を
数理モデルで解き明かす
2028年4月より 宇宙地球フロンティア研究科 着任予定
PROFILE
2011年 東京工業大学 理学部 地球惑星科学科 卒業
2013年 同大学大学院 理工学研究科 地球惑星科学専攻 修了 修士（理学）
2016年 同大学大学院 理工学研究科 地球惑星科学専攻 修了 博士（理学）
国立天文台 天文シミュレーションプロジェクト 研究支援員、特任研究員などを経て、2023年より現職。
趣味は散歩。休日は、目的もなく植物園に行って1時間ほど歩く。歩いていると、机の前にいる時とは違う考えが浮かぶことも。歩きがいがありそうな「びわこ・くさつキャンパス」を散歩する日を楽しみにしている。
先生の研究の内容を教えてください
研究の大きなテーマは、地球を含む惑星が、どのような過程を経て現在の姿になったのかを明らかにすることです。
惑星の材料は、宇宙空間に漂うほんの1㎛ほどの石や氷の粒だったと考えられているのですが、そのような小さな粒が集まり、自らの重力でまとまるほど大きな天体へと成長していく過程はまだよく分かっていません。また、地球が誕生した後で、表面の環境がどのように変化し、人類が生存できる温度に保たれるようになったのかなど、惑星の誕生とその進化の過程を数理モデルで解き明かす研究をしています。
今の地球は、誕生から46億年経った状態です。その成り立ちをたどるには、地球に残る岩石を分析して地球の歴史に関わる情報を探したり、月や小惑星から持ち帰った岩石や砂、小惑星などから飛来する隕石を分析して、初期の太陽系に関する情報を探したりする方法などがあります。私の場合は、自然現象の物理的な仕組みを数式で表す数理モデルを構築し、主にコンピュータを用いて、気体や粒子の動き、大気成分の変化と地表温度との関係などを調べて現実の情報と見比べるという方法で研究を行っています。
また、JAXAが主導する火星衛星探査計画「MMX」にも参加しています。MMXは、火星の衛星「フォボス」からのサンプルリターンを目指す世界初のミッションです。私は、探査機に搭載されている近赤外線分光計「MIRS (ミルス)」のチームの一員として、フォボスの表面を観測し、構成する鉱物の分布などを明らかにしたいと考えています。これから数年の間に得られる観測データと2031年に持ち帰る予定の試料が揃うことで、フォボスの起源が明らかにされていくはずです。さらに、フォボスには火星表層由来の物質も届いている可能性があり、火星の表層環境史にも迫れることが期待されます。今後5年、10年の間に、火星圏だけにとどまらず、太陽系の起源も含めた惑星形成過程の全体に対する理解が、MMXによって大きく進むという状況が訪れようとしています。
先生の研究室に入ると、どのようなことを学び、どのような研究テーマに取り組めますか？
一つ目のテーマは、惑星の成り立ちに関するシミュレーションと検証です。惑星を形成する材料物質が、いつ、どのように宇宙空間を移動して様々な天体に取り込まれたのか。また、その進化の過程が隕石や小天体の試料の中にどのような形で情報として残されているかをシミュレーションします。さらに、シミュレーションから得られた結果を実際の試料と比較する研究にも取り組んでほしいと考えています。
もう一つのテーマは、惑星の表層環境に関するシミュレーションと観測です。惑星自身の大気や火山活動が、表層環境にどのような影響を与えてきたのかを研究します。火星は重要なキーワードになるでしょう。例えば、地球と火星における火山噴火の違いや、それぞれの表層に与えた影響の違いを探る研究なども考えられます。
多くの学生、特に学部で惑星科学を学んでいない人は、入学時点ではまだ研究テーマが明確ではないと思います。まずは、自分が何を面白いと感じるのかを聞かせてください。きっかけは、どのようなことでも構いません。「地球はどうしてできたのだろう？」「この自然現象はどうして起きるのだろう？」といった素朴な疑問が出発点です。その疑問と、これまで学んできたことを組み合わせれば、研究の方向性はいくらでも広げられます。ぜひ、自分自身の疑問や関心を大切にして、この研究科や私の研究室に来てもらいたいと思っています。
他分野とどのように連携されるのでしょうか？
宇宙地球フロンティア研究科の中に、リターンサンプルや隕石を分析している先生方がおられるのはとても心強いことです。私の研究は主にコンピュータ上で数理モデルを構築するものですが、太陽系の惑星を形成する材料物質がどこから来て、どのように天体に取り込まれ、そのあと地球まで届いたのかを解き明かすためには、実際に採取された岩石や隕石の中に残っている情報と突き合わせる必要があるからです。情報の読み解き方や扱い方、結果の信頼性をどう評価するかについては、実物を扱う研究者の知見が不可欠です。
一方、過去の環境や条件を変えて何度も比較し、現象を生む仕組み自体を検証できるという、数理モデルだからこその利点もあります。実物の分析と数理モデル、それぞれの研究者が集まり、太陽系の成り立ちを共に考えられる環境が整っていることは、本研究科の大きな強みです。私の研究室で学ぶ学生にも、理論や数式だけに偏ることなく、広い視野を持って現実の自然と向き合ってほしいと思います。
また、防災研究との連携にも取り組みたいと考えています。防災分野で長年培われてきた自然現象の観測、実験、予測の手法と、私が蓄積してきた宇宙でのシミュレーションの知見を組み合わせることで、新しい共同研究を生み出すことを目指したいです。
さらに、惑星全般を幅広くとらえる私の研究と、特定の惑星を深く追求してきた先生方の研究を組み合わせることによって、惑星ごとの違いの背後にある共通の真理を明らかにする研究へと発展させ、比較惑星学の新たな展開につなげられるのではないかと考えています。
宇宙地球フロンティア研究科にどのような魅力を感じましたか？
理学、工学、マネジメントなど、さまざまな背景を持ち、各々のやり方で宇宙や惑星を探究してきた方々と交流できることに大きな魅力を感じています。
私の場合、普段は理学を研究している方と交流することが多いのですが、その枠からさらに一歩外に出て、お互いに良い影響を与え合いながら、自分の世界観を広げていけるのではないかと期待しています。
先生の研究室で学んだ学生は、修了後、どのようなフィールドでの活躍が期待できますか？
研究室で身につけた惑星科学の専門知識に加えて、観測データや理論に基づく計算を用い、まだ答えの定まっていない問いを自ら立て、答えを導き出す力を、さまざまな分野で生かしてほしいと考えています。
大学や研究機関の研究職、宇宙分野の企業で探査機や人工衛星のデータ分析に携わる仕事は、学びを直接生かせる進路です。しかし、活躍の場はそれだけではありません。複雑な現象から本質的な要素を見極め、分析や予測が可能なモデルとして組み立てる力は、幅広い仕事や課題解決の場面で役立つはずです。
シミュレーションやデータ分析の能力は、製品周辺の流体解析をはじめ、さまざまな製造業で求められています。また、環境・防災分野におけるリスク評価などにも生かすことができます。
どんな学生に研究室へ来てほしいですか？
学部時代に何をやっていたかに関わらず、自分で見つけた地球や惑星に関する疑問を、自分で解き明かしてみたいと思うような、自分の興味関心へ思い切って進みたい学生を歓迎します。
惑星の誕生や現在の地球の環境に関心のある人、地上の画像データや地図から何かを読み解くのが好きな人、シミュレーションコードの開発をしたい人、シミュレーションや計算の結果をかっこいいムービーにしてみたい人…入り口は何でも良いと思っています。
惑星科学は「自然科学の総合格闘技」と言われることもあるくらい、さまざまな分野を組み合わせて研究に取り組むことが重視されます。これまで学んできたこと、今興味を持っていることすべてが、惑星の謎の解明につながる可能性を秘めているのです。出身学部も問いません。例えば情報系、中でもデータサイエンスを学んだ学生はこの分野で力を発揮できると思います。文系の学生も、数学や物理で苦労することはあるかもしれませんが、文献やデータを丁寧に読み解いて自分の中に取り込み、適切に引き出す力は、惑星科学の分野でも強みになると思います。
MESSAGE
あなたへのメッセージ
惑星科学は、限られた情報の中からとてつもなく大きなものを読み解いていく学問です。たった1枚の画像データ、隕石に含まれるほんの小さな粒から、惑星の誕生や、数十億年にわたる変化を紐解こうと言うのですから。
小さな手がかりを見つけて、自分で予想を立て、計算して、データと比べる。そんなことを繰り返していくうち、これまで見ていた画像や粒の中から、これまで気づかなかったような新たな手がかりが見つかることがあります。そんな発見の面白さを一緒に味わってほしいと思います。