〔別府温泉での研究－大正末期から昭和初期（Ⅳ）〕

【岩漿水検出の試み－重水濃度の測定】

前回紹介した論文「別府温泉涵養源としての雨量」で言及された「処女水」とは、「地球創生後初めて地上に出現した水」を意味しています。マグマ起源の水と考えられて「岩漿水」とも呼ばれますが、「そのような水が存在するかどうか」、存在するとすれば、「その量はどのくらいか」が、温泉研究の重要なテーマでした。しかし、有効な研究手法が見つからないこともあって、研究は進展しませんでした。そんな状況が続く中、1931年に重水素が発見されたことをきっかけとして、研究が動き始めました。

重水素とは、原子核が陽子１個と中性子１個から成る質量数2の水素の安定同位体です。普通の水素の原子核は陽子１個だけですから、2倍の質量（重力場では2倍の重さ）があります。したがって、水素と酸素の化合物である水には、普通の水と、それより重い水（重水）があることになります。〔酸素にも複数の安定同位体があるので、重水もいくつかの種類があります。詳しくは事典「安定同位体」の項や外部サイトを参照して下さい。〕

研究が始まった頃は、質量分析計が無かったため、自然界の水の重水素を直接的に計ることは出来ませんでした。そこで、水の比重を精密に測定して、重水ひいては重水素の濃度を推定しようとしたのです。当時の水の比重測定技術（浮沈子法）は、時間はかかるものの、極めて高精度で、小数点以下7桁ほどまで測定することができました。もちろん、温度を一定に保つ技術も確立していました。測定に当たっては、当然のことながら、溶解成分を除去するため、蒸留・純水化されました。

地球科学者は、重水濃度が岩漿水検出の鍵になるのではないかと考えたようです。たとえば、重水素を発見したユーリー［Harold Urey（1893～1981）：1934年，ノーベル化学賞受賞］たちは、1932年にハワイのキラウエア火山から噴出する水蒸気や黒曜石に含まれる水の重水濃度を測定しましたが、降水との差は検出されませんでした。
日本でも、昭和10年代に、浅間山・鳴子間欠泉・箱根などの湧水・温泉水・水蒸気の重水濃度が測定されましたが、結果はまちまちで、岩漿水の存在を議論するまでには至りませんでした。

同じ頃、別府温泉においても、野満隆治教授の指導の下、重水濃度の測定が始まりました。目的は、もちろん、岩漿水の検出です。このとき野満教授らは、多数のサンプルを測定することによって、道を開こうとしました。しかし、測定の困難さもあって、11試料の測定結果を記した2編の論文を公表して、重水の研究は終わることになりました。

図1は「地球物理」誌に掲載された論文の冒頭部分です。この研究を始めた動機や目的が書かれています。図2は成果の１つです。その解説は別枠に記しました。不完全とは言え、興味深い内容もあり、別府温泉の研究史では記念碑的なものの１つと思われます。
【付記】太平洋戦争中という事情もあって、この方面の研究は終わりましたが、それから半世紀後の1990年代になって、温泉水の水素と酸素の安定同位体の研究として復活することになります。これについては、別府温泉事典などで紹介します。

図1　論文「別府温泉の重水」の最初のページ．

図2　別府温泉における温泉井戸の深度と重水濃度の関係：野満（1940）より．

（由佐悠紀）

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