（参考情報）東京大学大学院修了後、宇宙科学研究所（ISAS）研究生、アメリカ航空宇宙局（NASA）研究員を経て1985年（昭和60年）、毛利衛・向井千秋（選抜当時は内藤千秋）とともに、当時の宇宙開発事業団（NASDA）初の宇宙飛行士に選抜された。ペイロードスペシャリストとしての任務は最年長の毛利、2回目は女性初となる向井が行うことになり、土井は彼らをサポートした。この間にミッションスペシャリスト候補に若田光一が就任したが、土井は向井のサポート任務に専念しており、結果的には後輩の若田がMSとして先に飛行することになった。2002年と2007年には超新星を発見したほか、天文物理学の博士課程を修了している。