海洋掘削：科学者が50年後に発見したもの

驚くべきことですが、地球の海底についてよりも月の表面についてもっと知っているのは本当です。私たちが知っていることの多くは、科学的な海洋掘削 - 深海底からのコアサンプルの体系的な収集から来ています。この革命的なプロセスは、1968年8月11日に連邦資金による深海掘削プロジェクトの最初の遠征で、掘削船Glomar Challengerがメキシコ湾に航海した50年前に始まりました。

私は1980年に私の最初の科学的な海洋掘削探検に行きました、そしてそれ以来ずっと遠い北大西洋と南極のウェッデル海を含む場所へのさらに6つの探検に参加しました。私の研究室では、私の学生と私はこれらの遠征からのコアサンプルを扱います。長さ31フィート、幅3インチの円柱であるこれらの各コアは、情報が単語に翻訳されるのを待っている本のようなものです。地球の海底からの岩石と堆積物で満たされた、新しく開かれたコアを持つことは、地球の歴史の中で時間の経過を記録する珍しい宝箱を開くようなものです。

「大陸を失った」ジーランドシアへの遠征「成功」

半世紀以上にわたり、科学的海洋掘削はプレートテクトニクスの理論を証明し、古海洋学の分野を創り出し、そして深海生物圏における莫大な種類と量の生命を明らかにすることによって我々が地球上の生命を見る方法を再定義した。そして学ぶべきことはまだたくさんあります。

技術革新

2つの重要な革新により、調査船は深海の正確な場所からコアサンプルを採取することが可能になりました。 1つ目は動的位置決めとして知られており、471フィートの船を固定したままにしながら、コアの掘削と回収を行うことができます。

これらの深さでは、固定は不可能です。代わりに、技術者はトランスポンダーと呼ばれる魚雷型の器具を側面に落とします。船体に取り付けられたトランスデューサーと呼ばれる装置が、トランスポンダに音響信号を送り、トランスポンダはそれに答えます。ボード上のコンピュータはこの通信の距離と角度を計算します。船体のスラスタが船を操縦して、潮流、風、波の力に対抗してまったく同じ場所にとどまるようにします。

操作中にドリルビットを交換しなければならない場合、別の課題が生じる。海の地殻は、望みの深さに達するよりもずっと前にビットを削りだす火成岩で構成されています。

これが起こると、ドリルクルーはドリルパイプ全体を表面に持ってきて、新しいドリルビットを取り付けて、同じ穴に戻ります。これは、パイプを、掘削孔の口のところで海底に配置された、幅15フィート未満の漏斗形の再突入コーンに案内することを必要とする。 1970年に最初に達成されたこのプロセスは、オリンピックプールの深い端にある4分の1インチ幅の漏斗にスパゲッティの長いストランドを下げるようなものです。

プレートテクトニクスの確認

科学的な海洋掘削が1968年に始まったとき、プレートテクトニクスの理論は活発な議論の主題でした。一つの重要なアイデアは、新しい海洋地殻が海底の尾根に作られたということでした。そこでは、海洋プレートが互いに離れ、地球内部からのマグマがそれらの間に溶け込んでいました。この理論によると、地殻は海嶺の頂上では新しい材料であるべきであり、その年齢は頂上からの距離とともに増加するはずである。

これを証明する唯一の方法は、堆積物と岩石コアを分析することでした。 1968 - 1969年の冬に、Glomar Challengerは南大西洋の中部大西洋尾根の東と西に7つの場所を掘削しました。海底の火成岩とその上層堆積物は予測と完全に一致して熟成しており、海の地殻が隆起部で形成されプレートテクトニクスが正しいことを確認した。

地球の歴史を再構築する

地球の歴史の海洋記録は、風、水、氷による侵食や再堆積が記録を破壊する可能性がある陸地上の地層より連続的です。ほとんどの海の場所では、堆積物は粒子ごとに、微小化石ごとに堆積し、その場に留まり、最終的には圧力に屈して岩石に変わります。

堆積物に保存されている微化石（プランクトン）は、人間の髪の毛の幅より小さいものもありますが、美しく有益です。より大きな動植物化石のように、科学者は過去の環境を再構築するためにカルシウムとケイ素のこれらの繊細な構造を使うことができます。

科学的な海洋掘削のおかげで、6,600万年前に小惑星の攻撃が鳥以外の恐竜をすべて殺した後、新しい命が数年以内にクレーターの縁に定着し、3万年以内に完全な生態系が繁栄しました。いくつかの深海生物は、隕石の衝突を通して生きていました。

海洋掘削はまた、1000万年後、大量の火山活動と溶融メタンハイドレートから放出されたメタンからの大量の炭素排出が、暁新世 - 始新世サーマルマキシマムと呼ばれる突然の激しい温暖化現象またはハイパーサーマルを引き起こしたことを示した。このエピソードの間に、北極圏でさえ華氏73度以上に達しました。

炭素と大気と海洋への放出による海洋の酸性化は、大規模な溶解と深海生態系の変化を引き起こしました。

このエピソードは急速な気候温暖化の影響の印象的な例です。 PETMの間に放出される炭素の総量は、私たちが地球の化石燃料埋蔵量のすべてを燃やした場合に人間が放出する量にほぼ等しいと推定されます。しかし、重要な違いは、火山と水和物によって放出された炭素は、現在化石燃料を放出しているよりもはるかに遅い速度であったということです。したがって、私たちは、炭素の放出をやめない限り、さらに劇的な気候と生態系の変化を予想することができます。

海底堆積物での生活の発見

科学的海洋掘削はまた、海中または土壌中とほぼ同数の細胞が海底堆積物中に存在することを示した。探検隊は、8000フィートを超える深さでの堆積物中の生命を発見しました。 8,600万年前の海底堆積物中。そして華氏140度以上の気温で。

今日、23カ国からの科学者たちが海底堆積物や岩石からデータを回収し、海底下の環境を監視するために科学的海洋掘削を使用する国際海洋発見プログラムを通して研究を提案し、実施しています。コアリングは、海洋地殻形成の複雑さや深海での生命の多様性など、プレートテクトニクスに関する新しい情報を生み出しています。

この研究は高価で、技術的にも知的にも激しいものです。しかし、深海を探索することによってのみ、私たちはそれが持つ宝物を取り戻し、その美しさと複雑さをよりよく理解することができます。

この記事は、もともとSuzanne O’ConnellによってThe Conversationに掲載されました。ここで元の記事を読んでください。