マーク・H・ティーメンズ

マーク・ハワード・シーメンズは、カリフォルニア大学サンディエゴ校化学・生化学科の著名な教授であり、物理科学の自然哲学におけるジョン・ドーブス・アイザックス寄付講座教授です。^[1]彼は、質量非依存同位体効果と呼ばれる新しい物理化学現象の発見で最もよく知られています。^[2]

彼の研究は、基礎物理化学と量子化学、太陽系の起源、初期地球における生命の起源と進化の追跡、成層圏化学、気候変動と温室効果ガスの特定、火星大気化学、過去と未来、同位体地球化学など、幅広い分野に及んでいます。彼の研究は、実験室とシンクロトロンの両方による光化学同位体研究と、南極^[3] 、グリーンランド山頂、チベットヒマラヤ^[4]でのフィールドワーク、中国全土での気候と地質のサンプル採取を組み合わせたもので、初期地球の岩石記録を収集しています。

彼の非同位体研究には、温室効果ガスである亜酸化窒素の未知の発生源の発見が含まれており、これは地球規模の産業排出削減につながり、地球規模の気候変動を変える大きな要因となっている。^[5]ティーメンズは、宇宙ミッションの帰還サンプルの新しい画像化技術の開発に取り組んできた^{[6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]}と、自然界における超伝導の検出に取り組んでいる。^[13]

ティエメンズはマイアミ大学で理学士号を取得しました。同位体地球化学者チェーザレ・エミリアーニとの研究は、同位体への興味を刺激しました。エミリアーニはハロルド・ユーリーの博士課程の学生であり、古気候温度測定の共同発見者でもあります。ティエメンズはオールドドミニオン大学で修士号、フロリダ州立大学で博士号を取得しました。同氏は、安定同位体と、FSU ヴァンデグラフ加速器を使用した粒子識別に関する研究で博士号を取得しました。シカゴ大学のエンリコ・フェルミ原子核研究所 (1977-1980) に移り、ロバート・N・クレイトンとともに、月のサンプルを使用して太陽風の起源と進化、隕石の宇宙化学、初期の大気化学を追跡しました。

ティーメンズ氏は1980年にカリフォルニア大学サンディエゴ校の化学科に移り、ハンス・スース氏の後任として助教授として採用され、ノーベル賞受賞者ハロルド・ユーリー氏の研究室を引き継いだ。1989年に教授に昇進し、1996年から1999年まで化学・生化学科長を務めた。物理科学部門の初代学部長でもあり、1999年から2016年まで務めた。

UCSDでのThiemensの研究は、ユーリー同位体比質量分析計を改造して酸素同位体比（¹⁸ O/ ¹⁶ O、¹⁷ O/ ¹⁶ O）の両方を測定できるようにした後に開始されました。助教授としての彼の最初の出版物は、オゾン形成中に発生した最初の質量非依存同位体効果をScienceに報告しました。これは、質量差とは無関係に同位体比を変えることができる化学プロセスの最初の実証でした。 ^[14]最も印象的だったのは、質量非依存および¹⁷ O/ ¹⁶ O、¹⁸ O/ ¹⁶ Oの変化のパターンが同じように変化し、アジェンデ炭素質コンドライト隕石の原始的包有物で観察されたのと同じパターンを再現したことです。^[15]包有物の異常が核合成成分に由来するという基本的な仮定は間違っており、初期の太陽系形成に関する新しいモデルが必要とされ、それ以来進化してきました。ティーメンズの研究の多くは、CO のシンクロトロン光解離効果など、観測結果を説明できる関連分別プロセスを実験的に調査することに費やされてきた。^{[16] [17] [18]}星雲の最初の固体のガスから粒子の形成プロセスも、質量非依存異常を生み出すことが実験的に示されている。 ^[19]硫黄同位体に関するティーメンズの隕石材料研究では、コンドライト隕石のスルホン酸が、光化学プロセスがそれらの分子合成に重要な寄与をしていることが明らかになった^[20]ほか、硫黄種についてもそうだ。 ^[21]光解離中の質量非依存同位体効果を解釈するため、ティーメンズはヘブライ大学のラフィー・レヴァインと共同で^{[22] [23]}光解離中の質量非依存同位体効果を解釈し、そのプロセスの基本的な化学物理学をより深く探究してきた。オゾン効果の基礎についての理解は、ノーベル賞受賞者のルディ・マーカスによって広範囲に研究され、化学物理学へのより深い洞察につながりました。^{[24] [25]}

ティエメンスは地球システムの理解に幅広く取り組んできました。ティエメンスとトログラー^[26]は、増加している亜酸化窒素排出量の10%の発生源を特定しました。亜酸化窒素は分子あたりCO2の200倍の放射強制力を持ち、未確認の発生源で100年以上の寿命を持つ温室効果ガス_です。ナイロン生産に使用されるアジピン酸の製造は、世界的に重要な発生源であることが示されました。論文発表の翌年、世界的な業界間コンソーシアムが結束し、広範囲に及ぶ気候への影響を持つN2O排出量をすべて削減しました。^[5]

大気化学におけるティエメンスの研究は広範囲に影響を与えてきた。酸素同位体の大気化学は、数十億年の時間スケールで火星の大気オゾン表面反応を定義するために使用されており^[27]、火星の酸素同位体炭酸塩記録は、貯留層混合への洞察を深めるために測定されている。^{[28] [29]}地球大気炭酸塩エアロゾル酸素同位体測定により、両方の大気における不均一な反応化学を解明することができる。^[30]火星隕石中の質量に依存しない硫黄同位体は、過去の火星大気における紫外線SO _{2光化学反応を示すために使用された。} ^[31]

火星の硫黄の観測は、同位体効果の最も重要な応用の一つにつながった。現在の地球の大気では、SO _{2 の}光解離には紫外線が必要であるが、成層圏オゾンが紫外線を遮蔽するため、今日の下層大気では発生しないが、酸素の減少した大気では紫外線は通過するはずである。地球最古の岩石記録中の硫黄同位体の測定により、火星隕石や室内実験で観察されたように、 ³³ S/ ³² S、³⁶ S/ ³² S比で、質量に依存しない大きな可変の硫黄同位体効果が発生することが明らかになった。^{[32] SO} ₂光化学反応の大気中での短い寿命は、 O ₂ -O ₃レベルが低下した場合にのみ生成される。初めて、最古の地球の酸素レベルを決定することができた。^{[34] [循環参照]}硫黄の研究は、生命の起源と進化を追跡するために広く使用されている。

南極とグリーンランドの氷に含まれる硫酸塩の現在の硫黄同位体異常は、巨大火山が成層圏に与える影響を調べるために使われてきました。^[35]ティーメンズとその同僚が掘った雪穴のサンプルは、今日の大気と初期の地球の研究に含める必要がある硫黄化学の源が存在することを示しています。^[36]

放射性硫黄35Sを4つの安定硫黄同位体に加えること^で、先カンブリア時代と今日の分別過程に寄与した要因のメカニズムの詳細がさらに明らかになった。^[37]大気中の硫黄異常はダイヤモンドで観測されており、10億年の時間スケールで大気とマントルの混合ダイナミクスを独自に追跡している。^[38]

ティメンズは、ロケット搭載の極低温全大気サンプラーを使用して、酸素同位体を使用して成層圏と中間圏の酸素化学を研究しました。^{[39] [40]}オゾン光分解からのO（ ^1D ）の交差点は_CO2と交換され、同位体異常を通過してトレーサーとして使用されます。O2の小さな効果は_光合成と呼吸のプロセスによって除去され、 ^[41]世界の海洋と長期間にわたって氷床コアに閉じ込められた酸素から、地球全体の一次生産性（GPP）を定量化する新しい高感度な方法が可能になります。

質量に依存しない酸素同位体を用いて、ティーメンズと同僚はN2Oの発生源をさらに特定するためにそれを応用した_。ティーメンズは、自然に生成された^35S（半減期87日）を測定する能力を開発し、太平洋を横断した最初の福島の大気放出を提供し、原子炉の中性子性を計算した。^{[42] [43]}最近、この方法により、地球上の人口の40％の飲料水源であるチベットヒマラヤの氷河の融解速度が決定された。^[44]ティーメンズは最近、同僚とともに、この場合は隕石で、自然界で超伝導を初めて検出した。^[13]

議長および学部長としての職務に加えて、ティーメンズ氏は外部活動でも積極的に活動してきました。

• サンディエゴ州立大学研究財団理事、2006-2009年
• サンディエゴ市科学諮問委員会 (2002-2005)
• サンディエゴ自然史博物館理事会（2001-2006）
• サンディエゴ商工会議所環境諮問委員会 1998-1999 年。
• ECO AID 諮問委員会 (1999-2002)
• 科学諮問委員会。貿易・ビジネス開発局。サンディエゴ (2002)
• 京都賞シンポジウムサンディエゴ組織委員会、UCSDリーダー。2006-2016年。
• 隕石学会理事会、2008-2011年。
• 大気汚染物質の国際輸送の重要性に関する委員会 (2008-2009) 国立研究評議会 (地域汚染の地球規模発生源に関する報告書)
• ヘリウム備蓄売却の影響を理解する（2008-2009年）。国立研究評議会（国家ヘリウム備蓄売却報告書）国立研究評議会
• 惑星保護委員会。火星サンプルリターン（2008-2009）。国立研究評議会（火星サンプルリターンミッションの惑星保護の評価）
• 太陽系外縁部の氷天体に対する惑星保護基準委員会（2011年）国立研究評議会
• エネルギーと環境システム委員会 2009-2016。米国科学アカデミー。
• 時空を超えた生命の探究。(2016-2017) 宇宙科学委員会の要請による研究。
• 宇宙科学委員会（2014年～現在）。米国科学アカデミー
• 米国科学アカデミー宇宙科学委員会執行委員（2018年現在）。
• 2007年から現在まで米国科学アカデミー紀要の副編集長。米国科学アカデミー

• ドレフュス財団教師学者賞 (1986)
• アレクサンダー・フォン・フンボルトフェロー賞（1990年）
• アレクサンダー・フォン・フンボルト賞 (1993)
• 隕石学会会員に選出（1996年）
• アーネスト・O・ローレンス賞、エネルギー省（1998年）
• チャンセラーズアソシエイツ寄付講座（1999年～現在）
• アメリカ化学会（サンディエゴ）年間優秀科学者（2002年）
• アメリカ芸術科学アカデミー会員に選出（2002年）
• オールドドミニオン大学優秀卒業生賞（2003年）
• 2002年プレスクラブヘッドライナーオブザイヤー（2003年）
• サンディエゴ シティ ビート誌、2003 年注目の 33 人に選出 (2003 年)
• クリエイティブ カタリスト賞、UCSD-TV (2003)
• ファイ・ベータ・カッパに選出（2005年）
• 米国科学アカデミー選出（2006年）
• 彼にちなんで名付けられた小惑星：小惑星（7004）マルクシーメンス。国際天文学連合（2006年）。^[45]
• アメリカ地球物理学連合フェローに選出（2006年）。
• 地球化学協会フェローに選出（2007年）
• ヨーロッパ地球化学協会フェローに選出（2007年）
• 優秀な卒業生、優秀卒業生、オメガ デルタ カッパ名誉協会、フロリダ州立大学 (2007)
• VM ゴールドシュミット メダル、地球化学協会。スイス、ダボスで授与 (2009 年)
• フロリダ州立大学100年の歴史における優秀卒業生100名の一人に選出（2010年）。
• 米国科学アカデミー紀要に掲載された物理科学分野の優れた論文に対して米国科学アカデミーよりコッザレッリ賞を受賞（2011年）。
• アメリカ芸術科学協会フェローに選出（2013年）。
• 中国科学院アルバート・アインシュタイン教授（2014年）。
• 隕石学会レナードメダル（2017年）
• ミラー客員教授、カリフォルニア大学バークレー校 (2017)
• ドイツ、ゲッティンゲン科学アカデミー、ガウス教授職（2017年）
• ドイツ、ゲッティンゲン科学アカデミー、ガウス教授職（2020年）
• 王立協会外国人会員（2024）

• Google Scholar の Mark H. Thiemens
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