火山噴火の兆候掴め！防災とは縁遠い研究者が動き始めた

　世界有数の火山国、日本。常に噴火のリスクと隣り合わせで暮らす中で、ＧＮＳＳ（衛星測位システム）による地殻変動監視など、噴火予測技術は、大きく向上してきた。だが、マグマ活動推移の高精度な予測は難しく、突発的な噴火にいまだ苦しめられている。この現状を打開しようと、高エネルギー物理学や地球化学といった、従来は防災研究とは縁遠かった分野の研究者が独自の先端技術を武器に動き始めている。

宇宙線で火山内部透視
　火山は内部の状態が見えないから予測が難しい。「それなら、火山の内部を含めて丸ごと撮影してしまえばいい」―。東京大学地震研究所の田中宏幸教授は、宇宙線「ミュオン」を使い、火山内部の透視に取り組んでいる。

　２００７年、田中教授による浅間山（長野県、群馬県）での透視成功は、世界を驚かせた。近年でこそ、福島第一原子力発電所で、核燃料が溶け落ちた「燃料デブリ」の位置推定に使われるなど、活用が進むミュオン。そのきっかけとなったのが、この火山透視だった。浅間山透視画像は、科学誌「ネイチャー」のリサーチハイライトにも取り上げられるなど、大きな話題となった。

　実は、ミュオン利用の歴史は古い。１９５０年代にトンネルから地表までの厚さを測ろうとしたのが始まり。６０年代後期には、ノーベル物理学賞受賞者のルイス・Ｗ・アルヴァレズ氏らがピラミッドで透視実験を試みた。だが、「思うほど芳しい透視画像は得られず、ミュオン透視技術は、長く見捨てられていた」（田中教授）。

　その間、加速器の発達などにより素粒子検出技術は格段に進歩。最新技術を組み合わせることで、厚み数百メートルの構造物に手こずっていたはずのミュオンで、数キロメートルの山を「丸ごと透視」してみせた。

　透視画像は、噴火メカニズムの解明に新たな知見をもたらした。通常、マグマは地下から徐々に上昇し、そのまま噴火すると考えられていた。だが、浅間山では「振られたビール瓶のように、内部のガスの圧力が高まって溶岩の“ふた”が吹き飛ばされると、そこからマグマが一緒に吹きこぼれていた」（同）。

　田中教授が次に取り組むのは「リアルタイムの火山透視」だ。現在は、透視画像を得るのに１カ月かかる。観測時間を短縮し、マグマの活動推移を捉えられれば、防災に生かせる。将来は「スマホを火山に向けるだけで、内部の状態を映し出せれば面白い」（同）。

ヘリウム同位体利用
　マグマの動きによる火山性微動は、噴火の予兆を捉えるのに有効だ。だが、こうした地震活動を伴わないマグマ上昇もあり、また、地震発生から噴火まで時間的な余裕がほとんどないこともある。