Chikyu Report
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マクロからミクロの世界へ2012年08月14日

午前0時のヘリデッキ。私たちのナイトシフトの仕事がはじまる暗闇の中、夜空を見上げて流れ星に目を凝らしてみた。昨日の朝が、ペルセウス流星群のピーク。きらびやかにライトアップされたデリックの彼方は、薄い霧がかかっていたけど、一瞬の澄みきった夜空が見えた。最初の数時間はきれいな流れ星が見えたけど、その後はずっと朝霧が立ちこめていた・・・

「ちきゅう」のラボでは、研究者が最初のサンプルが到着するのを待ちわびながら忙しく準備をすすめています。実際の調査はこれからだけど、私の中ではすでに始まっています。

というのも、ここは2006年に行われた「ちきゅう」慣熟試験航海CK06-06で一度掘削されたことのある場所です。その時は,海底下600メートルあたりまで掘削が行われ、私は350mくらいまで採取されたコアサンプルを研究しています。私の専門は微古生物学です。

とくに、ケイ藻(単細胞でケイ質の殻骨格がある)や石灰質ナノ化石(単細胞で石灰質の殻骨格がある)などの植物プランクトンに興味をもっています。海底に埋もれた微化石を調べると、その堆積物がどの時代にできたものなのか、正確な地質年代を読み取ることができます。さらに微化石の情報は、太古の海の環境がどのように変わってきたかを知るのにすごく役立ちます。


ケイ藻の写真:Thalassiosira oestrupiiは、海生種で550万年前までさかのぼって年代を決めることができるマーカー(指標化石)です


何百メートルとつながれたドリルパイプが運んでくる海底下のサンプルに必要なのは、顕微鏡で数百倍に拡大したミクロな情報。そのミクロなものを識別できる目と忍耐も、同じように長い道のり。


掘削された海底堆積物中の「ケイ藻」や「石灰質ナノ化石」を偏光顕微鏡で観察します


この掘削地点の上部350mについて、「指標化石」とよばれる化石がいつ出現して絶滅するのか、そして、地球規模とまではいかないにしても、かつてその種類の生物がどのくらい広い範囲や環境条件に生息していて、この地域の信頼できる地質年代の指標になるかを見たいと思っています。

地球の歴史の中で、ある種の生物が出現し絶滅していく。過去の地球環境とともに変わりゆく生命進化について、もっともっと知りたいと思っています。時間や地球環境とともに繰り返される生命の歴史を調べれば、見えてくるような気がします。「我々はどこからきたのか、そして何処に向かうのか」


海底堆積物を採取するために必要な「マクロ」のドリルパイプ

(日本語訳 高知大学 村山雅史教授)

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「ちきゅう」に乗船したぜよ!2012年08月13日

堆積学者マサフミ・ムラヤマとして初めて乗船した「ちきゅう」。私が所属する高知大学海洋コア総合研究センターには、「ちきゅう」で採取したIODPなどの海洋コアの保管やそれらを分析する施設があります。そのため、今まで「ちきゅう」が高知に入港するたびに見学させてもらい、いつかこの船に乗って研究したいと思っていました。

今、その夢がようやく実現し、この記事を書いています。昨年の3月、この航海の出港4日前におきた震災の影響で、「ちきゅう」も被災し、この航海が1年あまり延期になりました。

日本が世界に誇る地球深部探査船「ちきゅう」には、研究者約30名、技術系スタッフ約20名と100名を超える船員さんや掘削クルーが乗船することができ、総勢200名に近い人々が、12時間交替で昼夜を問わず働いています。

そのため、船内での食事は朝、昼、晩、夜中と4回あり、バイキングスタイルで、もちろん果物、スイーツ、 飲み物 (もちろんアルコールは飲めない・・) なども盛りだくさんあります。食いしん坊の私にとっては嬉しい限りですが、太らないように気をつけています(笑)


美味しいバイキング形式の食事やスイーツ類(ついつい食べ過ぎてしまいます・・)


「ちきゅう」での生活は約2ヶ月に及びます。船内は閉鎖的な空間ですから、時々ヘリデッキで外の景色を眺めながら気分転換をしています。また、ジムにいって運動し、時にはジャグジーやサウナで汗を流してリラックスしています。この航海には、意気揚々とした若手研究者や大学院生が数多く乗船していて、活気に満ちあふれています。若手研究者として初めて米国の科学掘削船ジョイデスレゾリューション号に参加した、20年前の大西洋掘削航海を思い出し、懐かしさがこみ上げてきます。

私は年長さんになりますが(研究者としての気持ちはまだまだ負けちゃおれんが!)、今回は、若手研究者に負けないくらい元気に楽しく航海を過ごしていくつもりです。船上にいる私と同じように、皆さんもこのサイトで、わくわく、どきどきする研究成果を期待していてくださいo(^-^)o


船内にあるジャグジーやサウナやジム。皆ここで疲れた体を癒やし、運動不足の解消をしています。

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BOPの着底に成功!2012年08月12日

昨夜、ライザー掘削で必須となる噴出防止装置(BOP)が、海底のウェルヘッド上に無事設置されました(BOPの解説は8月8日のエントリーを参考にしてください)。

これでライザー掘削の開始に向けて大きく一歩前進した感じです。BOPが海中へ降下されたのが8月7日。その後、各段階でのテストや確認作業を行いながらの作業でした。あれだけ大規模かつ複雑な装置の機能を一つずつ確認し、わずかな不具合にも粘り強く対応してくれた技術者の仕事ぶりに、研究者も感嘆しています。

潜航した無人探査機ROVの画像が海底付近まで降りたBOPを映し出してから、手があいている研究者はモニターの前に釘付けでした。しかしBOPの降下と一言で言っても、水深1200mの海底までパイプをつないだ先にある400トン近くの装置を、ピンポイントで狙った場所に降ろしていく作業です。装置の各所を、決して鮮明とは言えない画像で確認しながら、すこーしずつ動いては行き過ぎて、また戻って来てはやり直して、を辛抱強く繰り返すことになります。ラウンジに集まった研究者はコーヒーを淹れ、ポップコーンをレンジでチンしてモニターの前に陣取りました。


待望の瞬間を迎え興奮気味の研究者の皆さん


そして待望の、待ちに待った瞬間が訪れ、皆がやったー!と思った瞬間に・・・ROVの画像が途切れモニターは真っ暗に。テレビの前で呆然としてしまった我々とは別に、掘削チームの技術者たちは映像なしで作業を続け、しばらくして映像が回復したときには、無事にBOPの着底が確認されました。私たちは肝心な瞬間を見逃してしまいましたが、無事に作業が続いているとわかってほっと安心したのでした。


「やったー」と思った瞬間と(ROVの映像が途切れて)「オーマイガー」と叫んだ瞬間(笑)。その数分後、ROVのカメラは無事に復旧し、BOPが確実にウェルヘッドに設置されたことが確認されました


さて、作業の大きな関門を一つ越えて、ようやく研究サンプルを手にする日が近づいています。残念ながら、作業プランを変更する必要があったため、コア試料を手にするのはまだ先になってしまいましたが、掘削作業に伴って回収されるカッティングスとガスの試料は間もなく研究者のもとに届けられるはずです。船上で行う分析作業と、各自が持ち帰る試料の採取計画を練り直して待ち構えています。

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ガスモニタリング2012年08月11日

おはようございます。今回は、僕を含め4人の研究者が交代で行う「ガスモニタリング」という研究について紹介します。

この航海では、ライザー掘削という技術を使って、海底下2200mという深いところまで掘削が行われます。ライザー掘削では、孔内の圧力を調整したり、ドリルビットの動きを潤滑にしたりするためなどに掘削泥水と呼ばれる特殊な液体を循環させて掘削を行うのですが、泥水を循環させると、掘り屑やその地層に含まれていた水やガスも一緒に船上まで上がってきます。このガスを分析し、地層中の情報を連続的に得ようというのが「ガスモニタリング」です。

ちなみに、「なんでライザーって呼ぶんですか?」と掘削の専門家に聞いたら、「もともと海洋石油掘削に使われている技術で、泥水や、それこそ石油が海底から上がっていく(Riseしていく)管路だから、Riserと呼ぶんだよ」と教えてくれました。なるほど納得です。今回は、石油のかわりに貴重な科学的情報がRiseしてくるんですね。

地層中の天然ガスは微生物と切っても切れない関係があります。例えば、海底下には、水素と二酸化炭素を使ってエネルギーを得てメタンを生成する微生物が見つかっています。海底下を掘り進んでいくのと同時に、メタンなどのガスの化学組成を分析することで、どのあたりの深さで微生物が活発に活動しているのか?なんてことをすぐに知ることができるかもしれません。


「ちきゅう」に新しく導入されたガスモニタリングラボにて。
左から、昨日、ヘリで飛んできて新しくメンバーに加わったマーシャル ボールズ(ブレーメン大学)、僕、ウェイリー フォン(オレゴン州立大学)


ガスモニタリングラボは、通常の実験室があるラボエリアから遠く離れた、デリック(掘削やぐら)のすぐ近くにあり、数時間交代で一人ずつラボにこもる予定です。実はこのラボ設備は、去年「ちきゅう」に整備され、実際に使用されるのは今回が初めてです。コンテナを改造したこのラボには、ピッカピカの分析装置が所狭しと並んでいて、ガスサンプルが届くのを待ち構えています。僕らも期待と不安が入り交じった気持ちで掘削が始まるのを心待ちにしています。なにしろ、いよいよ掘削が開始されると真っ先に科学データを得ることができるのは、僕たちガスモニタリングチームなのですから!

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「ちきゅう」に再び2012年08月09日

噴出防止装置(BOP)の海中への降下が始まり、(せっかちな)私たち科学者は、最初のサンプルがあがってくるのを今か今かと待っています。私は、ライザー掘削の経験は初めてですが、実は「ちきゅう」に乗船するのは2回目です。


ドリルフロアにそびえるライザーパイプ(白いパイプ)。
一本一本連結させて深海に運ばれていきます。


(「ちきゅう」が科学掘削を開始した)2007年に南海トラフで行われたIODP第316次航海に、今回の共同首席研究者の稲垣史生さんと一緒に研究者として乗船しました。その時は、「ちきゅう」の大きさに圧倒され、新しい研究施設とラボ技術者の働きぶりに感激しました。最初に「ちきゅう」のラボに入ったときに、「すこい!世界中のラボに、こんな設備があったらいいのに!」と感じたことを今でも覚えています。

この「ちきゅう」船上のラボには、多くの最先端の研究設備がぎっしりと詰まっています。その時の経験から約5年の月日が流れ、「ちきゅう」と船上の皆さんが最先端を維持するだけでなく、想像もつかない進展をとげていることに深く感銘しています。例えば、すでに最先端であったラボにさらに新しい分析機器が加わり、分析の技術や手順は極めて最適化されています。そうそう、休憩室もアップグレードしていました。例えば、卓球台と一緒に、小さなフットボールの遊具が設置されています(イエーイ!)

この航海では、海洋科学掘削の新しい掘削深度記録を目指しています。この船、そして船上の皆さんと同じく、私も成功することを確信しています。


休憩室でのひととき。ロンドンオリンピックなみの激戦が展開されています。

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「ちきゅう」のライザー掘削に用いる噴出防止装置(BOP)2012年08月08日

「ライザー掘削システム」は、地球深部探査船「ちきゅう」の大きな特徴の一つと言えるでしょう。ライザー掘削を行うにあたり、BOPと呼ばれる噴出防止装置は非常に重要な機能的役割を果たす装置で、掘削に用いる循環泥水の輸送ポンプや掘削孔の中の圧力の制御、そして万が一の深部流体やガスの噴出を防ぐ機能を持っています。


「ちきゅう」船上のムーンプールから海底に向けて降下をはじめる
ライザー掘削用の噴出防止装置(BOP)


BOPの重さは約380トン、高さは14.5メートルもあります(写真をご覧ください)。BOPはライザー掘削専用の複数のパイプ(ライザーパイプ)に連結されるのですが、そのライザーパイプも非常に大きく、一つの長さが約27メートル、直径が50 cmもあります。そのライザーパイプを一本ずつ船上のドリルフロアで連結させ、水深1180メートルの海底に設置された掘削孔の入り口(ウェルヘッド)にBOPをランディングさせます。BOPとライザーパイプを1180メートルの海底まで届かせると、その総重量は1000トンを超えるでしょう。それは、それだけ「ちきゅう」が大きく、それを支える機能が備わっているということでもあります。

八戸港を出航してから現在まで、「ちきゅう」の掘削チームはBOPの設置および稼働にむけた準備に大忙しです。BOPを海底に運ぶ前に、安全性や圧力制御などの機能テストを行わなければなりません。これらの準備は、この航海で実施予定の全てのオペレーションに関わる重要な部分です。これらの作業を深海底でやるのは大変難しいことなので、掘削を始める前に全ての準備を船上で行う必要があるのです。今日、ほぼ全てのBOPテストが終了し、ボトムのライザーパイプが連結されたBOPがムーンプールに運ばれました。


「ちきゅう」のムーンプールから深海底に向けて降下


これらの準備のために、今のところ当初のオペレーションプランから6日程度遅れています。しかし、10-5/8インチのドリルビットを使って海底下1220メートルまで掘削する計画を、17-1/2インチと大きめのドリルビットに変更することで、掘削スピードを早め、数日間の遅れを取り戻せる予定です。
(全掘削工程はこちらをhttp://www.jamstec.go.jp/chikyu/j/exp337/schedule.html



乗船研究チームの準備も万全で、船上にサンプルがあがってくるのを、今か今かと待ちわびています。海底下1220メートルまでの最初の掘削フェーズでは、新しく導入されたガスの化学分析ラボを使って、ライザー掘削に用いられる循環泥水中の天然ガスの詳細なオンタイム・オンライン地球化学分析を計画しています。さらに、ライザー掘削の循環泥水や泥水に含まれるカッティングスを用いて、堆積学・微化石による古環境学・古生物・地球化学・微生物学などの様々な分野の研究が展開されます。ライザー掘削に関係するこれらの多くの分析は、1960年代から半世紀続く海洋科学掘削においても実は初めての試みなのです。

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「ちきゅう」のてっぺんで深呼吸2012年08月06日

地下深部探査船「ちきゅう」に乗って、今日でちょうど1週間になるわ。わたし達、研究者は、「ちきゅう」の迷宮ラビリンスのようなインテリアや、船内での生活ペースにやっと慣れてきたところ・・。微生物学から堆積学までのいろんな研究グループの分析計画は、イイ感じに進んでいて、わたし達は、すぐにでも実験を始められるように研究室をセットアップしたの。船の上のみんなが、海底下2200m以上の掘削アドベンチャーを今か今かと待ちわびているわ。この胸の高鳴り、みんなにももちろん伝わるでしょ!?

今回の科学掘削には、ライザー掘削システムっていう技術を使うの。複雑で繊細な準備が必要なので、技術者の人たちがそのシステムに関わる全部の装置がきちんと動いて安全なのを確認していて、わたし達はそれを待っているところ。なにより安全第一ねっ!最新の情報では、確認作業は良い方向に進んでいるので、研究チームも仕事がもうすぐ開始できるって信じているわ。



ところで、「ちきゅう」は私たちを驚かせる方法をたくさん知っているのよ。今日の午後にね、とーってもよい天気で海が穏やかだったから、HSE(健康、安全、環境)の親玉のデニスが、デリック(掘削やぐら)の上まで連れて行ってくれたの。デリックはね、海面から高さ120mのタワーで、この「ちきゅう」の「クラウン(王冠)」なんだって(前に掘削技術者がそう言っていたわ!)



デリックの頂上にたどり着くのに、わたし達は4人しか乗れないとっても小さいエレベーターに乗ったわ。てっぺんまで上がってみると、高さに慣れるのにかかったのは5秒ぐらいで、あとは息をのむような海の景色を楽しんだわ。もっとスゴいのは、「ちきゅう」自体を真上から見て下ろすのができること!デリックのてっぺんからだと「ちきゅう」の大きさと精巧さがすごくよくわかる。掘削パイプやライザーパイプ、BOP(噴出防止装置)、その他のたくさんのミラクルな機械が船の上のデッキにきちんと配置されているの。これからの2ヶ月間に、このパイプが深海を抜けて海底の下まで到達するなんて考えたら驚きだわ。今日の昼下がりの経験で、この航海に参加するドキドキが一段と高まったの!!

(日本語訳は、研究チームの堀知行がお届けしました)



デリックのてっぺんの微生物学者エリザベス・トレンバス-ライヘルトさん(カルフォルニア工科大)とわたし(ロードアイランド大)

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鉄に関する深イイ話2012年08月03日

皆さん、こんにちは。今回は産業技術総合研究所の堀知行がお送りします。わたしは、この航海で地下深部に生きる未知微生物の培養を担当しています。これまでの成果から下北沖の海底下にはたくさんの微生物がいることがわかっています。しかし、実はその多くがなぜ生き延びているのかわかっていません。わたしは地下に豊富に存在する「鉄」をエネルギー源にする微生物(鉄還元菌)がキープレイヤーだと考えています。そもそも「鉄」は地球上で4番目に多い元素ですが、特にここ下北沖周辺の陸域は「鉄」を多く含んでいることで有名です。例えば、八戸市にある「種差海岸」の砂は鉄を多く含んでいて黒っぽく見えるんです。古くから良質な砂鉄の産地として歴史があることも納得できます(例えば、南部鉄の刀とか釣り鐘とか)。

今回の航海では、地下深くまで掘り進めると、2000メートルくらいに石炭層を含む陸の地層がでてくると予想されています。そこに鉄が大量に含まれているかも・・・?果たして地下深くで育む「微生物」と「鉄」の関係はいかに?そんな素朴な疑問に、わたしは鉄鉱物を用いる新しい微生物培養法で挑んでいこうと思っています(「スゴい面白い菌が出て来たら、ノーベル賞?」なんてムフムフしながら)。

さて、今日はそれぞれの研究グループに分かれて実験準備に励むとともに、「ちきゅう」の噴出防止装置(BOP)、ライザーパイプ、エンジン等の大規模な掘削設備を見学する「リグツアー」が催されました。「ちきゅう」に初乗船の研究者が多く、みんな興味津々に楽しく見学できました。写真は、ドリラーズハウスというドリルを制御する特別な部屋です。椅子に座ってご満悦なのが将来のノーベルショウをたくらむワタシ。他の研究者たちもみんな記念撮影会しました。一生の思い出ですね。船上スタッフやドリラーの方、本当にありがとうございます。この航海が多くの方々に支えられていることに感謝して、良い科学的成果が得られるように一生懸命がんばります。

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「ちきゅう」ってものすごい!2012年08月02日

今日の夕方、私は、共同首席研究者の稲垣さんとドイツの地球化学者クレメンツ・グロムビッツァさんと一緒にヘリデッキやコアカッティングエリアに行ってみました。外は霧がかった暖かい夜でした。外にでた瞬間、「ちきゅう」の船の上で行われている作業の大きさに圧倒されてしまいました。

船の真ん中にぽっかり空いた「ムーンプール」と呼ばれる穴は、船からドリルパイプなどを海底に下ろす場所ですが、まるで巨大な水泳プールのようです。「ちきゅう」船上のクレーンはあまりに巨大で、いまにも130mもあるリグタワーのてっぺんに届きそうな感じです。

船上にある全てが信じられないぐらいマジでかい!怪物のようなロボットやクレーンがパイプを次々と動かしている。それを見ていると、自分があたかもそれをつかんで動かしているような、そんな幻想的な世界に引き込まれてしまいます。

あと数日で380トンもある巨大な噴出防止装置(BOP)を持ち上げ、海底にまでおろす作業が始まるでしょう。実際に、BOPは海底から噴き出すかもしれないガスを防ぐ大事な役割があるのですが、海底下を掘削するということは、重大で卓越した技術や努力があってなし得るものなのだと感じさせられます。遠くで見ていると、まるでプラモデルのおもちゃが動いているように見えるかもしれませんけどね。

(日本語訳でお伝えしました)

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研究者がヘリで「ちきゅう」に乗船2012年07月31日

遂にExpedition 337の乗船研究者が世界各地から八戸市に集結しました。「ちきゅう」は完全な「ドライシップ」なので、一度乗船すると、2ヶ月後に下船するまでアルコールは飲めません。昨夜は、いろいろと夢や家族のことなどを語りながら、地元の新鮮なシーフードやビール/日本酒などを楽しみました。乗船前のひととき、八戸市の暖かい歓迎と期待、サポートに感謝します。

今日7月31日の天気は快晴、絶好のヘリのフライト日和でした。多くの研究者にとってヘリコプターでの「ちきゅう」乗船は初めての経験ということもあり、この航海でエキサイティングなイベントの一つでした。乗船して改めて「ちきゅう」の巨大さに驚いているようですが、驚くのはまだまだこれからです。

船上では、ライザー掘削の準備が比較的順調に進んでいます。掘削チームは、既に海底下の掘削孔からキャップを回収し、海上での定点保持のための音響測位装置(トランスポンダ)の設置を終えました。本日から、研究チームも、さっそくキックオフミーティングを行い、最初のコア試料があがってくるのに備えて準備をはじめたいと思います。

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