Cassini-Huygens宇宙船とタイタン、土星(c)NASA

メタンハイドレート高圧相MH-III   (c) T. Iitaka

 　「燃える氷」と呼ばれる不思議な物質（メタンハイドレート，MH）が注目を集めている。一見氷のよ うであるが，水分子が作る構造の中にメタン分子が閉じ込められていて，火をつけるとメタン分子が燃えだすのだ。大陸棚など常温高圧下で安定に存在し、推定 埋蔵量は石油・天然ガスの約2倍あり，次世代エネルギー資源として期待されている。その一方、過去においては地球のマ ントル最深部から湧き上がるホットプルームがもたらす大規模な火山活動が、メタンハイドレートの大融解を引き起こし気候変動の要因になったとも考 えられている。

　また、メタンの代わりに他のガスを含むハイドレートもある。水素貯蔵物質H₂ハ イドレート，単純な構成要素を持つ希ガスハイドレート，地球温暖化対策物質CO₂ハ イドレートなども重要だ。

　MHは土星最大の衛星タイタンの大気の謎を解く鍵物質とも考えられている。NASAはこの謎を解明するために 1997年に宇宙船Cassini-Huygens を打ち上げた。2005年1月にCassini-Huygensがタイタンに到達すると，MHの物性研究は宇宙物質科学の面からもさらに注目され るで あろう。

　本稿では、最近発見されたMH 新高圧相の謎に迫る第一原理分子動力学計算を中心に紹介する。

参考文献  　メ タンハイドレート関連図書

• Japan extracts gas from methane hydrate in world first

• 飯高敏晃、「ガスハイド レートと地球惑星科学(動画付)」
• J. S. LOVEDAY, R. J. NELMES, M. GUTHRIE, S. A. BELMONTE, D. R. ALLAN, D. D. KLUG, J. S. TSE and Y. P. HANDA, Stable methane hydrate above 2 GPa and the source of Titan's atmospheric methane, Nature 410, 661- 663(2001).
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• 飯 高敏晃、「燃える氷」メタンハイドレートの謎に迫る！、高圧力の科学と技術、13巻3号244頁(2003) 。
• T.Iitaka and T. Ebisuzaki, The Study of Materials under Extreme Conditions (SMEC2003,Miami) Symposium:"Clathrate Hydrates and Planetary Ices"  (招待講演）
• T.Iitaka and T. Ebisuzaki, Joint 19th airapt  - 41th ehprg international conference high pressure science and technology (Bordeaux, July 7-11, 2003).
• T.Iitaka and T.Ebisuzaki, Filled ice structure of gas hydrates―a density functional study, J. Phys.: Conden. Matt. 16, S1171 (2004). （会議録）
• Plasma & Condensed Matters Meeting （核融合研１２月１７−１８日、招待講演のPPT）
• T.Ikeda and K.Terakura, Structural transformation of methane hydrate from cage clathrate to filled ice ,  J. Chem. Phys. 119, 6784 (2003).

• T.Kumazaki et al.,  Single-crystal growth of the high-pressure phase II of methane hydrate and its Raman scattering study,  Chem. Phys. Lett. 3888, 18 (2004).

• 科 学者は、水のつくる結晶を見て美しいと思わないのですか？

• 20130418 小 資源国のレッテル剥がせるか、「燃える氷」の夢と現実
  
• 20110509 タ イタンを覆う窒素、隕石の衝突が起源　東大解明  Nauture Geoscience
• Shining Lake Confirms Presence of Liquid on Titan
• タイタン、雲発見　 土星の衛星「メタンの循環裏付け」
• タ イタンの「失われた湖」の発見
  

• 土星タイタンに 「火山」　メタン噴出の跡(asahi.com)
• Scientists Discover Possible Titan Volcano (NASA)
  
• タイタ ンに大興奮！
  松井孝典教授による、緊急教養番組。（ほぼ日刊イトイ新聞）
• タイタンの初映像   タイタンの初音響    タイタンの最新映像
  
• 土 星の衛星タイタンに深まる謎
• 【写真特集】　土星探査機カッシーニ
  
• Yahoo News　ヤ フー検索  ヤ フーニュース
• サ イエンスZERO「惑星探査ラッシュ」１０月２３日放送予定
  
• 月刊科学雑誌 Newton
• 写真集 (nikkei.com)
  
• メ タンの雲浮かぶ タイタン赤外線分析画像公開　ＮＡＳＡ asahi.com 07/04/2004
  
• 土星探査 機『カッシーニ』、衛星フェーベのデータから太陽系誕生の秘密解明へ
  
• 土星探査 機カッシーニが「暗い月」に最接近、周回軌道へ asahi.com ６月１４日
  
• 「土星の衛星の大気、思ったより厚い　大阪大教授ら解析」 ashai.com 4月6日
• Professor John Zarnecki, Open University:"There does seem to be a good chance that the surface is covered with lakes of hydrocarbons"
• Telescopes take close-up on Titan (BBC,April 6)
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• In the Distance :  Mission to Titan  Art
• Huygens Mission to Titan　　今日の Cassini(NASA)　画像　ビデオ
• 「氷 で覆われた天体」、 「カッシーニ・ホイヘンス・ミッショ ン」　（日本惑星協会）
• 宇 宙の質問箱　（国立科学博物館）

• V.V. Struzhkin et al., Hydrogen Storage in Molecular Clathrates, Chemical Reviews 207, 4111 (2007).
  
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• Lee et al., Tuning clathrate hydrates for hydrogen storage, Nature 434, 743-746(7 April 2005)
• Lokshin et al, Structure and Dynamics of Hydrogen Molecules in the Novel Clathrate Hydrate by High Pressure Neutron Diffraction, Phys. Rev. Lett. 93, 125503 (2004).
  
  
• Compound could make hydrogen fuel storage more efficient, practical
  
• Mao et al., Hydrogen Clusters in Clathrate Hydrate,  Science 2002 297: 2247-2249
• Mao&Mao, Hydrogen storage in molecular compounds, PNAS
• S. Patchkovskii and JS. Tse , Thermodynamic stability of hydrogen clathrates, PNAS | December 9, 2003 | vol. 100 | no. 25 | 14645-14650.
  
• Icy hydrogen fuels new storage method
• 奥地拓生（名古屋大学）
  

• 始新世の地球温暖化　（始新世とは）
  

• 理 化学研究所（和光）一般公開「立体アニメーション：燃える氷の謎」（ダウンロード）
  

• ニュース：
• 20060207 「燃える氷」作る微生物、国際チームが初めて確認 
  
• 愛地球博　　三井造船
• 米 で採掘調査開始
  
• ＜メタン＞氷河期の気温急上期に大量放出　海底地層から判明(2004/09/16 　毎日新聞)
  海底メタン、新潟沖にも　日本海側初、東大教授らが採取 (2004/08/05　asahi.com)
  ”熊野灘から掘削調査開始　期待のメタンハイドレート”　2004年 １月８日共同 通信
  
• Google検索　ヤフー検索　　Yahoo News　ヤフーニュース　Yahoo! テレビ
• 「メ タンハイドレート」物理のかぎしっぽ
• 「メタンハイドレートと は」（広島大学地球資源論研究室）
  
• 「燃える氷メタンハイドレートを探れ！」　（サイエンスチャンネル）
• メタンハイドレート資源開発コンソー シアム　：　ビデオ  子供向け解説
• ２１世紀の資 源か、地球温暖化の元凶か。
  
• メタンハイド レート開発計画について（資源エネルギー庁）
• “燃える氷”を獲得せよ　〜メタンハ イドレート研究最前線〜 (NHK)
  
• 燃える 氷が人類を救 う？！（産業技術総合研究所）　　　　メタンハイドレートって何？（石油公団）
  

• 「ガスハイドレート特集号」高圧力 の科学と技術Vol.12,No.1(2002) 　日本高圧力学会　【購 入申込】
• 清水・佐々木・久米研究室（岐 阜大学）：超高圧実験、出 前講義
  
• 平井寿子 先生（筑波大学）　八木研究室（東 大物性研）　山室 研究室（東 大物性研）　
• 松 本良先生（東大地惑）
  
• 北海道大学低温科学研究所  ：　本堂研究室　共同研究、     深 澤研究室（JST）（ビ デオ）　　
• 河村研究室（東 京工業大学）
  
• 長 島研究室（明治大学）
  
• 大垣研究室（大阪大学） 森研究 室泰岡研究室（慶 応大学）
• The Trout Group (MIT)  Mallik2002 Project (Canada)
• ガスハイドレート研究グループ（産 総研）　ガスハイドレート 物理的特性データベース
• 日 本エネ ルギー学会天然ガス部会    フロ ンティア研究所（東京ガス）
• National Methane Hydrate R&D Program (米国エネルギー省)　News Letter　"Fire in the Ice"
• 日本海洋掘削　（メタン ハイドレートとは メ タンハイドレート）
  
• Moscow State University
• Data on Natural Gas Hydrates
• methane hydrate (search tuna)

• Water Polyamorphism　三 島修