マンハッタン計画に岩を送った鉱山の廃石で、閉じ込めたはずのウランとレアアースが表面に集まっていた。動かしているのは微生物らしい

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南オーストラリア州の内陸、フリンダース山脈の北のはずれにあるマウントペインター鉱山は、1944年に掘り出した岩を米国へ送り、マンハッタン計画の実験に使われた場所です。1965年に閉山したあと、掘り出された廃石の山はそのまま残り、今はアルカルーラ野生保護区の中で80年以上、ほとんど手つかずで置かれています。雨がめったに降らない乾いた土地で、廃石に含まれるウランやレアアース（希土類元素）は、水に溶けない鉱物の中に閉じ込められたまま動かない。そう考えられてきました。オーストラリアの Monash 大学の Santonu K. Sanyal、Joël Brugger らの研究グループが廃石の表面を調べると、様子は違っていました。論文は Journal of Hazardous Materials の2026年6月号（511巻）に載り、Monash 大学が7月に発表しました。

「溶けない鉱物」のはずだった

この鉱山の廃石でウランを含む主な鉱物は燐灰ウラン石（トーバナイト）、レアアースを含む主な鉱物はモナズ石で、どちらもリン酸塩の鉱物です。リン酸塩鉱物は水に溶けにくく、地下水の中でウランやレアアースが動くのを抑える「ふた」の役をすると考えられています。鉱山の廃棄物の管理でも、こうした鉱物に入っている金属は当面動かない、という前提が置かれてきました。

マンハッタン計画に岩を送った鉱山の廃石で、閉じ込めたはずのウランとレアアースが表面に集まっていた。動かしているのは微生物らしい

表面10センチに、ナノ粒子が集まっていた

研究グループは、「第6坑」と呼ばれる坑道の周りの廃石の山から試料を取り、金属がどんな形で存在しているかを調べました。使った方法は単一粒子 ICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析）で、試料に含まれる極めて小さい粒子を1個ずつ数え、その粒子に何の元素がどれだけ入っているかを測ります。その結果、ウランとレアアース、それに鉄を含む「多金属のナノ粒子」が、廃石の表面から深さ10センチまでの層に、予想外に高い濃度でたまっていました。溶けない鉱物に入っていたはずの金属が、水の中を動ける大きさの粒になって、しかも表面に集まっていたことになります。

なぜ表面なのか。研究グループが目をつけたのは微生物です。廃石の中の微生物の多様性を調べると、表面の近くがいちばん豊かでした。ナノ粒子の濃度が高い場所と、微生物の多様性が高い場所が重なっていたのです。研究グループはこの一致から、微生物の群集がリン酸塩鉱物を分解し、放出された金属をナノ粒子に変えているのではないか、と推定しています。Brugger の言い方を借りれば、微生物が「安定な鉱物を分解する小さな工場」として働いている、という図です。

乾いた土地の、まれな雨が運ぶ

ナノ粒子や、水の中に分散した微細な粒（コロイド）は、もとの鉱物と違って水に乗って動きます。アルカルーラは年間の雨がごく少ない土地ですが、まれに鉄砲水が出ます。研究グループは、そのときにナノ粒子が廃石の山から運び出され、周りの生態系へ広がる可能性を指摘しています。「乾燥地では自然がこうした有毒な金属を安全に閉じ込めている、と私たちは考えてきた」と Brugger は述べています。80年放置した廃石は、その前提を試す天然の実験場になっていたわけです。

ただし、微生物が本当に原因なのかは、まだ確かめられていません。論文が示したのは「ナノ粒子の多い場所と微生物の多様な場所が重なる」という相関で、研究グループ自身も、ほかにうまい説明が見当たらないのでいちばん筋の通る仮説だ、という位置づけで書いています。微生物が実際にリン酸塩鉱物を溶かしてナノ粒子を作る過程は、これから実験で確認することになります。Sanyal は、この土地にもとからいる微生物が廃棄物とどう関わるかを正確に知ることが、何より大事だと話しています。

レアアース採掘が増える時代に

この研究が気にかけているのは、過去の鉱山だけではありません。電動化や再生可能エネルギーの設備に使うレアアース、銅、ウランといった「重要鉱物」の需要は増えています。レアアースの鉱床の多くはウランやトリウムを一緒に含むので、採掘が増えればそれらも廃棄物に混じります。鉱石の品位（含まれる金属の割合）が下がれば、同じ量の金属を取るための廃石はさらに増えます。研究グループは、廃棄物の長期的な安定性を見積もるとき、乾いた土地であっても微生物の働きを計算に入れる必要がある、と論じています。

同じ仕組みは、別の方向にも使えるかもしれません。微生物が溶けない鉱物から金属を取り出せるなら、汚染された場所の浄化や、環境への負荷の小さい金属の回収に応用する道もある、と Monash 大学の発表は触れています。ただしそれは、まず微生物の役割を確かめてからの話です。

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