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2012

島村技術研究主事らが糖鎖解析支援ソフトウェア「GlyfinTMS」を開発しました!

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動画「沖縄掘削孔ストーリーあれから1年半編」の解説
川口慎介

=はじめに=

2010年9月,海洋研究開発機構が所有する地球深部探査船「ちきゅう」が,沖縄トラフ(東シナ海)の伊平屋北海底熱水噴出域において掘削調査を実施しました。統合国際深海掘削計画(IODP)の一部(第331次航海)として実施されたこの調査は,海底下環境を掘削することで「熱水噴出孔直下生命圏」の存在を直接的に証明することを目的としていました(計画全体の解説)。第331次航海の様子については,共同首席研究者(コチーフ)である高井研が航海中にオンタイムで臨場感あふれる現場レポートをしました(ちきゅう掘削特設サイト)。また「熱水噴出孔直下生命圏」の調査の副産物として,伊平屋北熱水域の海底下に硫化鉱物の存在が確認され,同所の調査が熱水鉱床形成論を構築する上でも重要な場であることが示唆されました(航海報告)。

「ちきゅう」の掘削によってわれわれ研究者は,伊平屋北熱水域の海底をくりぬいて海底試料(コア)を得る以外に,もう1つの重要なものを手に入れました。それは「穴のあいた海底」です。「熱水域の海底下に穴をあけると何がおこるのか」,それこそがこの動画で紹介している調査の目的です(掘削事後調査の当初計画)。掘削の直前と直後に加え,およそ半年おきに掘削地点を無人探査機「ハイパードルフィン」で潜航調査しました。「ちきゅう」が海底に穴をあけたことで,穴から高温熱水が噴出したり,突如としてチムニーが成長したりと,色んなことが起こりました。この人工熱水や人工チムニーの科学的な調査は鋭意推進中で,これまでに得られている成果の一部だけでも,非常にエキサイティングです(プレスリリース)。

この動画には主にハイパードルフィンのカメラで撮影した掘削後の海底の様子が収録されています。勢いよく噴出する高温熱水や巨大なチムニーを倒壊させる様子,あるいはハイパードルフィンの巧みな作業など,科学的な背景を度外視しても楽しめる動画です。またハイパードルフィンの映像には,船上でハイパードルフィンを操船しているコントロールルーム内で研究者がヤイノヤイノ言っている音声も収録されています。雑音が大きく聞き苦しいのですが,研究者が調査の現場ではしゃいでいる様子を一緒に楽しんでいただければ幸いです(ちきゅうのROVの場面は無音です)。それぞれのシーンでの解説を下に記しますので,あわせてご覧ください。

=動画の解説=

シーン1(00:13 - 00:30)
まずC0013Eという掘削孔です。初めに映る黄色い構造物が,掘削が終わりウェルヘッドキャップを装着したガイドベース(注1)です。そしてガイドベースの中央からニュキっと出ている金属筒がケーシングパイプ(注2)の先端です。この先端から,真っ暗闇の深海に,白いレーザービームが放たれています。「コォー」という音が聞こえてくるような凄まじい勢いでの大噴出です(注3)。ちなみにパイプの先端外側に張られている虎柄のテープは温度テープ(注4)です。

シーン2(00:31 - 01:18)
ガイドベースを俯瞰して見ると,周辺の海水自体が白く濁っていることがわかります。続いてケーシングパイプに接近してみると,5日前に見られたレーザービームが止まっていました。どういうことかと思い,ガイドベースの足下を見てみました。するとパイプの外側に,もやもやとした灰色のゆらぎが確認できました。それもゴバーっと連続的に出ているというよりはモフンモフンと間欠的に噴出しているように見えます。どうやらケーシングパイプの太さが「ちきゅう」の掘った穴に対して細すぎたせいで,海底下を流れる熱水が穴の縁辺部から海底面へと漏れ出し,ケーシングパイプは素通りされてしまっているようです(注5)。

シーン3(01:19 - 01:36)
5日後には止まっていたのに,あらためて高温熱水が噴出するようになっています。掘削直後はきれいだったパイプ先端にチムニーのようなものが形成され,熱水噴出が細いレーザー,あるいはガスバーナーのように見えます。ハイパードルフィンのマニピュレータでこのチムニーを摘み取ろうとしたところ,噴出の勢いが強すぎて摘んだ瞬間に吹き飛ばされてしまいました。しかしチムニーを除去したおかげで,熱水が上昇する流路が大きくなり噴出の勢いが強まりました(注6)。

シーン4(01:37 - 01:56)
パイプ先端からの熱水噴出が止まりました。パイプの中が詰まっているようでした。そこでハイパードルフィンが「バールのようなもの」(注7)を用いて穴をほじくり返そうとしています。実際にホジホジしたのですが,詰まりを解消するには至らず,熱水を再噴出させることはできませんでした。この頃になると,パイプ先端には様々なものが付着して小汚くなっています。

シーン5(01:57 - 02:29)
パイプ先端からの熱水噴出は相変わらず止まったままです。5日後に見られたガイドベース足下からの湧出も見た感じでは止まっているようでした。

シーン6(02:30 - 02:57)
ここからは C0014Gに設置されたガイドベースです。 掘削前の時点でC0013の周辺ではゆらゆらと天然の熱水が湧出していることが知られていましたが,C0014の周辺では熱水の湧出は確認されていませんでした。ところがそんなC0014Gで掘削を実施しケーシングパイプを挿入したところ,シーン3で見た C0013Eと同じように,パイプ先端からガスバーナーのように高温熱水を噴出しました。これは海底下に存在が想定されている熱水湖のキャップロックを掘削で破ったことによるものと考えています。映像中で「どっから出てるか,ですよね,問題は」と言っていてることについて「目の前のパイプから出てるやん」と思われたかもしれません。この発言の真意は「ケーシングパイプには特定の深さにスクリーンと呼ばれる横穴が開けられているので,海底下のどの深さのスクリーンから熱水がパイプに流入して海底面で噴出しているのか,というのが問題だよね」というコメントです。

シーン7(02:58 - 03:22)
パイプの中はほとんど詰まってしまい,「せまー,せまいー」と言っているように,まるで口笛を吹くように細い口からピーピーと熱水が噴出していました。そこでmiyazaki11特製ホジホジ棒で先っちょを刺激してやると,ボフーっと激しい噴出をはじめました。この時の噴出は今までと違い灰色のように見えます。

シーン8(03:23 - 03:38)
C0013Eでは同時点で熱水噴出が止まっていましたが,C0014G では依然として噴出が続いています。作業に熱中し過ぎて見栄えの良い撮影を怠ってしまったのですが,手前に移っている黒い箱につけた赤玉の浮きが,噴出の勢いに煽られてバタバタと動いていることから,この向こう側で熱水が噴出している感じが見て取れるかと思います。考えるのではない,感じるのだ。

シーン9(03:39 - 04:10)
ここまで「ガイドベースとケーシングパイプ」を見てきましたが,ここで映っているのは,「ちきゅう」が浅めにコアリング(注8)をしてそのままになっている裸の穴(裸孔:らこう)です。白いコケのようなものが付着している部分が通常の海底面で,そこに深さ数メートルの裸孔があき,いくつかの裸孔が連なっている状態です(数字の8のような形の穴に見える)。この視界を正面として,右斜め後ろ方向の10メートルぐらいのところに, C0014Gのガイドベースがあります。そんな位置関係の裸孔です。そしてこの裸孔の左手前を見ると,ちょっとわかりにくいですが,黒い煙突状の構造,チムニー(注9)が林立し,それぞれからモヤモヤと熱水が噴出している様子が確認できます。熱水の噴出はズームしてみると明らかで,結構な湯量で噴出しています。これらの裸孔自体はキャップロックを突き破るほど深くまで掘った訳ではないので,ガイドベースの設置してあるC0014Gの掘削孔で噴出している熱水が海底下で分岐して裸孔に流れついたことが,裸孔から噴出する熱水の起源だと考えられます。

シーン10(04:11 - 04:29)
ここから先では伊平屋北熱水域の活動中心であるNBCマウンド(注10)周辺のC0016の様子が映ります。NBCの頂上では掘削前から高温熱水がビュービュー吹いていました。C0016Bは,頂上から少し下ったところにある地点です。この掘削孔では,ケーシングパイプの先端のみならず,穴全体からモクモクと熱水が噴出し,目の前のガイドベースも視認することが困難です(注11)。

シーン11(04:30 - 04:50)
元々は黄色いガイドベース(シーン1など参照)が,灰色や白色の付着物でビッシリと覆われています。ケーシングパイプ先端からも熱水は出ていますが,その外側からも熱水が溢れ出し,全体にもやもやとしています。パイプ先端などにチムニーが数本たっていました。

シーン12(04:51 - 05:14)
ガイドベースのステージ全体にチムニーが林立し,さらに熱水がもやもやと噴出しており,もはやケーシングパイプがどこにあるかわかりません。 そんなステージに強引に着地し,林立するチムニーのうちの1つを摘み取って持ち帰りました。このチムニーを分析したところ,閃亜鉛鉱などを主成分とする,いわゆる「黒鉱(くろこう)」的な化学組成をしていることがわかりました(注12)。人工黒鉱です。

シーン13(05:15 - 05:58)
掘削前のNBCマウンドの様子です。初めに黒い岩肌に白いツブツブがついているのが映りますが,この白いモノがゴエモンコシオリエビです(注13)。続いてNBCマウンドの頂上部が映ります。頂上はフラットな台地になっていて,手前にゴエモンコシオリエビの大群衆,少し奥に黒い盛り上がりから白いガスバーナー状の熱水噴出(掘削前からある天然の高温熱水噴出孔),さらに奥にもゴエモン大群衆が見えます。

シーン14(05:59-06:10)  NBCマウンドの頂上です。シーン13と同じ場所ですが,丸い穴があき,そこから灰色の熱水がゴーゴーと噴出している様子が見えます。

シーン15(06:11 - 07:01)
十数年にわたりシーン13のような台地状の風景だったNBCマウンドの頂上に,突如として巨大なチムニーが登場しました。「チムニーができてしまった!」と騒いでいますが,これは大騒ぎするぐらいの大事件です(注14)。今回の掘削後調査の成果についてはほとんどが「計画通り(AA略)」でしたが,このチムニー急成長だけは想定外でした。掘削後に成長したチムニーの先端からは,これまでNBCで噴出していた熱水と同様に白いガスバーナーのような高温熱水が噴出していました。近くによって観察した後,ハイパードルフィンで突撃してチムニーをなぎ倒しました。

シーン16(07:02 - 07:17)
半年前に倒したチムニーですが,さらなる成長を遂げていました。しいたけの笠が積み重なったような風貌のチムニーになっています。この笠はフランジと呼ばれ,笠の中に高温熱水が貯まっています。この様子は伊是名海穴HAKUREIサイトのドラゴンチムニーにそっくりです。「あんなとこ絶対着底できないよ」と言っていますが,このチムニーに突撃するとフランジに貯まった大量の高温熱水をハイパードルフィンが浴びて大火傷をしてしまう可能性があるため,近づいてチムニーや熱水を採取することができません,ということです。

シーン17(07:18 - 08:44)
シーン16と比べると,根元の部分や根元に近いフランジが明らかに太くなっていることがわかります。ハイパードルフィンの前方に1.5mの長さの木板を張りだし,これで体当たりを仕掛けました。08:12時点では手前の木板(黒い板に丸穴があいている)が見えていますが,08:16になると木板の上にゴロゴロと岩石が乗っているのが映っています。この岩石はチムニーの破片で,これをハイパードルフィンの右手が持っている木板でバスケット内にかき集め,チムニー採取が無事成功です。続いて熱水を採取するためドンドンとチムニーを倒します。最終的には根元の丘状の部分だけが残り,その山頂からは白バーナー高温熱水噴出が,その壁面には(映像ではわかりにくいですが)キラキラした鉱物が見られます。(注15)

<注>
  1. ドリリングをする際に的を絞るための台座のようなもの。ガイドベース単体の様子はこちらを参照。漏斗のようになっている部分にウェルヘッドキャップという蓋を設置すると動画にあるような黄色い網状のステージが出来る。
  2. 挿入することで掘った穴が崩れても海底下深部と直結する道を確保するもの。
  3. 一本目終了
  4. 1031?
  5. 水道の蛇口から勢いよく水を流している下にストローを構えても,蛇口の水はあまりストローを通らないのと,似たような現象です。いや,違うか。
  6. 見事な作業に一同が歓声をあげ拍手します。
  7. バールです。
  8. ドリルでグリグリはじめる前に周辺箇所で複数のコアリングを実施している。
  9. チムニーに対応する適当な日本語は存在しない。熱水噴出に伴い煙突状に形成される構造をさす。
  10. 熱水域に特徴的な丘状の地形の総称。チムニーが出来ては壊れを繰り返したり,海底下で鉱物が析出したりして形成されると考えられているが,成因は特定されておらず,これを明らかにすることも大きな研究課題。
  11. エヌビーシーの戦い(修羅の刻・外伝)
  12. プレスリリース
  13. 詳細はこちら
  14. 大事件をよそに「ゴエモンいない」と心配して窘められているのは和辻さん。KY11-02行動は和辻首席によるゴエモンを調査する目的の航海でしたがIODP事後調査軍団が大挙押し寄せ幅をきかせています。
  15. JAMSTECではこの他にもたくさんの深海の映像を公開しています。ぜひご覧ください。


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2011

「生命はなぜ生まれたのか 地球生物の起源の謎に迫る」が幻冬舎より出版されました。高井PD率いるSUGARチームが全力で取り組む研究テーマをぎゅっとまとめた、画期的な内容の最新書です。生命の起源や深海熱水活動についての研究が専門的な内容も交えつつ、臨場感・スリル・ユーモアたっぷりに描かれています。サイエンスファンの方、SUGARが何をしているのかに興味をお持ちの方、高井PDのファンの皆様はもちろん、ライバル意識や妬み・苦手意識等をお持ちの方々まで、皆様にとって有益な一書となるでしょう。

おすすめ書籍のご案内のページへ →こちらをクリック


高井PD自らPR! 本を片手に「ぜひ読んでみてね♥」


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2010

12月16日
布浦研究員らが未培養系統群好熱性アーキアゲノムを解明。
このトピックに関するプレスリリースは、→こちらをクリック
布浦研究員による書き下ろし経緯レポートはAchievementsをご覧下さい。→こちらをクリック

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10月25日
山本研究員らが深海熱水噴出孔のチムニーで電流が発生することを実験的に証明。
論文がAngewandte Chemie International Editionに掲載されました。詳細は→こちらをクリック

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10月18日
高井プログラムディレクターの研究業績(論文リスト)が更新されました。
高井研のページへ →こちらをクリック

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高井研プログラムディレクターが主席研究者を務めたちきゅう深部探査船「ちきゅう」による「沖縄熱水海底下生命圏掘削」が、無事終了。9月5日から10月4日まで、実質1ヶ月間に及ぶ研究航海を終えました。

この研究航海に関するプレスリリースは、→こちらをクリック
沖縄熱水海底下生命圏掘削の模様を動画で紹介しているJAMSTEC Channelは、 →こちらをクリック


航海を終え上陸した高井プログラム・ディレクターとJWAVEのサッシャさん


今後、採取されたコアの分析などを進めるとともに明らかになってくる研究結果に、乞うご期待!

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JSTニュースより
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1月 1日
新年、あけましておめでとうございます。

2009

11月に行われたYK09-13航海leg2において、インド洋中央海嶺に存在する熱水活動域「かいれいフィールド」において硫化鉄のうろこをもつスケーリーフットの大群集を発見しました。このスケーリーフットは、2009年11月30日から12月2日まで新江ノ島水族館にて生きた状態で公開されました(現在は標本のみ公開となっています)。

かいれいフィールドで見つかったスケーリーフットの大群集
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酒井早苗ポスドク研究員の喜びの言葉:
「今回の学会では水素資化性メタン生成古細菌Methanocella paludicolaのゲノム解析の結果について発表を行いました。まさか優秀ポスター賞を頂けるとは思っておらず、とても嬉しく思っています。この受賞を励みに今後も頑張ります。」

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9月 1日
深海・地殻内生命圏システム研究プロジェクト (SUGAR project)のWeb Pageを公開しました
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