地球深部の岩石と水の反応でできる水素を解析、鉄の状態を可視化―明日のエネルギー水素資源探索の手がかりに：高エネルギー加速器研究機構ほか
(2026年2月24日発表)
高エネルギー加速器研究機構（KEK）、国立極地研究所、東北大学などの共同研究グループは2月24日、地球深部の岩石と水とが反応してできる「水素」発生の鍵を握る岩石中の鉄の化学状態を解析し鉄の化学状態を高分解能で可視化することに成功したと発表した。水素は無公害新エネルギーの一つになる可能性を秘めているだけに今後の進展が期待される。
たとえば、かんらん石。鉄を多く含み、水と反応すると水素を発生する。
このため、そうした、天然産の水素を採取・利用できれば新エネルギーとなるだけに注目され、すでに西アフリカのマリ共和国では天然の水素が放出されていて小規模ながら発電に利用されている。
しかし、水素発生の鍵を握る岩石中の鉄の分布や化学状態が反応の進行に伴ってどのように変化するのか、反応のどの段階でどれほどの水素ができるのか、といったことはまだ十分に分かっておらず、天然水素生成プロセスの理解を難しくしてきた。
今回の共同研究は、そうした中で行なわれ、KEK、極地研、東北大と国士舘大学、総合研究大学院大学、（国）海洋研究開発機構が参加し、「放射光X線吸収微細構造分析（XAFS）」というX線を物質に照射してその吸収スペクトルを調べる手法を使って鉄の化学状態を詳細に解析した。そして更に、２次元イメージングXAFS装置で岩石に含まれる鉄の分布と化学状態を可視化、鉄の化学状態を人間の目で観察できるようにすることに成功した。
水素発生の鍵を握る岩石中の鉄の解析には、国際共同研究プロジェクトICDP（国際陸上科学掘削計画）の一環として2016年～2018年にかけて中東のオマーンで行われた掘削で得られた岩石を使った。
その結果、下部地殻や上部マントルといった通常は採取が難しい地下深部の岩石が観察できて、水素の発生量が岩石の種類や反応の進み具合によって大きく異なることを明らかにした。
可視化した鉄の化学状態を示す図は鮮明で、2価の鉄と3価の鉄とをはっきりと識別できた。
研究グループは研究成果について「天然水素がどこで・どの段階で・どれだけ生まれるのかを理解するうえで重要な手掛かりを提供するもので、水素資源探索の有用な指標になる可能性がある」といっている。
