思ったよりも規則性があると私は考えているんですよ。ただのり)大阪生まれ、京都育ち。届かない地下を電磁気を使って照らしだし、海底下の巨大地震発生域のイメージ化、石油・天然ガスなどの海底資源の新しい探査法の確立をめざして奮闘中。個人ブログ「海の研究者」は、地球やエネルギーにまつわる話題を扱い評判に。趣味は、バイクとお酒(!)と美術鑑賞。前回まで、地震のマグニチュードや緊急地震速報の話をしてきました。今回は、地震そのものの話をちょっとお休みして、地下を調査するテクノロジーの話をしましょう。◎あなたならどうする?誰もがぱっと思いつく地下の調査方法、それは穴掘りです。本連載の第1回目でも世界で一番深い井戸の話をしました。ロシアのコラ半島にあった井戸で、深さは1万2262m。地球の半径は約6400km。地球をサッカーボール(直径22cm)にたとえると、この穴の深さはわずか0.2mm程度。ボール表面の皮の厚さの10分の1以下にすぎません。人間の叡智を結集した大深度掘削なのに、地球と比べると浅い、浅い。非公式ですが、ロシアのサハリンではもっと深い井戸が掘られているようです。探るために)掘られたのですが、サハリンの井戸は天然ガス採掘用です。2011年に達成された世界新記録、その深さは1万2345mだそうです。覚えやすい数字ですね(注1)。この井戸を掘るのには約60日間しかかからなかったらしい。新記録も地球のサイズと比べたら浅いことに変わりはありませんが、富士山の高さの約3.3倍に匹敵する深さの井戸をたったの2か月間で掘ったのですから、やはりすごい。ちなみに日本で一番深い井戸(石油・天然ガス調査用)の深さは6310mだそうです(図1)。1992年頃に新潟県で掘られた日本で一番深い井戸(6310m)。このように穴を掘ったら地下の問題は万事解決のように思われるかもしれませんが、井戸で覗き見る地下の世界はあまりにも細くて狭い。深井戸の直径は数十cm程度(底の方では20cm以下)なので、人間は中に入れそうにありません。井戸でできることと言えば、地下深くの岩石を採ったり、各種センサーを中におろして地下の温度や地層の様子を調べたり。いうわけにはいきません。地下世界を知る難しさは、「ストローでケーキを食べる」ことを想像すると少し分かるかもしれません。いま、目の前に美味しそうなショートケーキがあると思って下さい(図2)。あなたは目隠しされてしまいます。フォークの代わりにストローを渡されました。さあ、これでケーキを食べてみましょう。ストローをケーキに挿してズズーッっと吸ってみても、ジュースじゃないので飲むことはできません。ストローをケーキに挿して、ストローの内側に詰まっているケーキをちょっとずつ食べるしかないですね。ああ、なんともどかしいことか。どんなケーキを食べているのかは、今ひとつよく分からない。これじゃあ、美味しかったとは言えなさそうです。ストローを挿してケーキを食べると......。目隠しをとってケーキの断面を見るように、地面の下を覗いてみたい......。現実には、地下を掘るのにはお金も時間もかかり過ぎるのです。仮に10mの井戸を掘るだけでも10万円以上かかります。深さ10kmの井戸だと1本あたり何億円もかかるでしょう。これじゃあ地下を調べるために井戸を何十本も掘ることなんてできない。何かほかにいい方法はないでしょうか?◎地底を透視できたら目では見えないものを見る。そんな場面は日常生活でも沢山あふれています。曇りの日や晴れていても空が霞んでいる日には、遠くの飛行機を目で確認することは難しい。そこで空の安全を確保するために、空港などには「レーダー」が装備されています。レーダーの原理は簡単(図3)。アンテナから空中に電波を発射します。空気の中を電波はまっすぐに進みますが、飛行機があれば電波は跳ね返されます。このとき、アンテナと飛行機のあいだを電波が往復する時間を測れば、空中を電波が進む速度はおおまかに分かっていますので(秒速約30万km)、飛行機までの距離を知ることができます。飛行機だけではありません。雨雲も電波を跳ね返しますから、雨雲がどこにあるかを知ることもできます。アンテナを東西南北へ360度、クルクルと回すとあちこちの方向の飛行機や雲の位置を知ることができます。して肉眼では見ることができない遠く離れた空の様子を監視できるというわけです。航空用や気象観測用のレーダーの原理。アンテナ(右)から電波を送り、飛行機や雲の位置を探っている。何も映らないかと思いきや、なんと地下の様子を掘らずに見ることができるのです。これは「地中レーダー」と呼ばれています(図4)。その原理は航空用のレーダーとほぼ同じ。違うのは電波を空ではなく地中へ向けて送る点と、アンテアをくるくると回す代わりに引っ張って移動する点です。すれば、金属や水を含む地層、空洞などが地下の何m下にあるかが分かり、地下の断面図を得ることができます。地中レーダーの仕組み。『地底の科学』(後藤忠徳著、ベレ出版)より。◎ここ掘れワンワン地中レーダーの探査結果の一例を紹介しましょう。ある学校のグラウンドで、図4のように地中レーダーを引っ張って、地下を調べてみました。すると地面の下に、横方向に続くシマシマ模様が見えました(図5の上側)。ショートケーキかミルフィーユの断面のようです。これはきっと地下の地層でしょう。「地層」とは、水平方向に広がっている砂や粘土などの層です。ここはグラウンドですから、自然の地層ではなく人工的に整えられた地層なのでしょう。探査を続けていると今度は、グラウンドの一角で地層の一部が電波を強く反射することが分かりました(図5の下、点線の枠内)。これはどうやら金属の箱のようです。はてさて何が埋まっているのかな?グラウンドと言えば、小学校を卒業するときに「タイムカプセル」を埋めたっけなぁ。クラスのみんなで当時の新聞の切り抜きとか写真とか、オモチャとか思い出の品を金属の箱に入れて、グラウンドの下に埋めたよなぁ。グラウンドで地下探査。上側:地下に人工物が埋まっていない場所での結果。下側:地下に金属箱が埋まっている場所での結果。図中の白色は、電波を強く反射する物質があることを示している。地表からの深さは20~50cmくらい。詳しく調べると、東西南北4m四方の場所のちょうど真ん中付近だけ、電波を強く反射する場所がありました(図6)。地中レーダーは、花咲かじいさんの名犬「ポチ」の現代版と言えます。「ここほれワンワン!」「よーし、掘ってみよう!」、ザクッ、ザクッ、ザクッ、ザクッ、カチン!「おお、金属の箱だ!」。地中レーダーを使って、地下を3次元的に調べてみた。地層が連続している様子が見える。調査地域の真ん中に、電波を強く反射する(白色)物質がうまっているらしい。掘ってみたら、確かに金属の箱が見つかった。このようにして地下に埋もれている金属の箱を見つけることができるのです。ちなみに先程の金属の箱の正体ですが、ごめんなさい、地下探査の練習用に私自身が埋めたものでした。