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251号目次〜海からの恵み〜

探る

深海から地球を考える
写真3 自律型の無人探査機「MR-X1」。全長 写真4
2.5m、幅 0.8m、高 さ 1.2m で 重 量 は800kgと小型軽量であり、ハンドリングが極めてやさしい

藤岡 換太郎FUJIOKA Kantaro

独立行政法人海洋研究開発機構
特任上席研究員

人類にとって地球最後のフロンティア「深海」の世界とはどういうものか。太陽の光の届かない暗黒の深海には、どのような生物がいるのか。世界最深を誇る有人探査船「しんかい6500」や探査機などにより、深海の生物や地形・地質構造などが次第に明らかになってきた。

地球深部探査船「ちきゅう」。掘削された 写真5
泥や岩石の屑を泥水で船の上まで押し上げるライザーと呼ばれる太いパイプと、暴噴防止装置をもつ

沖縄トラフ南奄西海丘の熱水系。ここでは真っ黒い煙ではなく、透明な高温の水が噴き出している。周辺には炭酸ガスの泡も見られるよっても変化します。海水の温度は温度躍層を境にこんなふうに見えるだろうというのが図2です。このして変化します。水塊の異なるところでは深さ方向

図から海陸を含めた地形が読み取れます。海底ににいくつかの温度躍層が存在し、そこでは塩分も変は陸上よりも大規模な地形が存在することがわかる化します。また深海底にも流れがあり、速いところででしょう。

は0.5ノット（約0.93km/h）にもなります。この原動力

海嶺は海中の山脈で、水深約5,000mの海底からは様々ですが、おおむね極域の冷たい水が海水中に3kmほどそびえる玄武岩の山で、大西洋ではその真ある人は、浮力と水圧の変化を直接に感じたことが沈んでいって海底に沿って流れるためです。これは中に存在します。ここでは地下深部から溶岩の元に

図1は海の深さに伴って様々に異なった生物が生あると思います。10m潜るごとに、水は1気圧ずつ圧2000年ほどで地球を一周しているようです。海水のなるマグマが出てきて、新しい「プレート」と呼ばれる息していることを示しています。海には多様な生物力が増加します。従って、水深1,000mでは100気圧、循環は地球の気候を調整する重要な役割を果たして岩盤を形成します。プレートは年間数cmから10数が生息していますが、それは海の環境が多様に変化

1cm2 あたり100kgの圧力を、最も深いマリアナ海溝います。

cmで海嶺の両側へ移動しています。その厚さは大きするからなのです。地球上に生命が、人類が生息でのチャレンジャー海淵では1cm2 あたり1tという途方きるのは海があるからなのです。

もない圧力を受けているのです。実際には海水の密深海とは深海といえば皆さんはどんなイメージを持たれるで度は水より大きいので、もう少し重いのですが。

いところでは100kmにもなります。それでも地球の半調査船と探査機径6,400kmに比べたら板（プレート）のようなものです。

人間が深海に潜ってもせいぜい170mくらいまで海溝は陸に近いところにあって、水深6,000mよりしょうか。多くの人が暗くて寒く、とても行ってみたい

光は海水中では減衰して200mくらいまでしか届が限界でしょう。海の平均の深さは3,800mです。こ深い溝状の地形のことです。多くの海溝が環太平洋とは思わないのではないでしょうか。子供の頃、海岸きません。そのため光合成をする植物プランクトンはのような深さに到達するには、船や特殊な調査器機の陸に近いところを取り巻いています。海溝では海に立って、海は遠くに行けばいくほど深くなると思った

それ以上の深さでは生きられません。一方、音（波）が必要です。観測船とか調査船とかいうものは観光嶺で出来たプレートが地球の内部へと沈み込んでいことがあります。サンゴ礁の海にはたくさんの魚が泳はどこまでも届きます。そのため海の深さを測るに船とは違って海の持つ様々な性質を調べるための器ます。それゆえ、海は陸に近いところが深く、海岸かいでいますが、深海にもこのような世界があるのだ

は音が使われています。

機や、研究する実験室を持った船のことです。探査ら遠くへ行くほど浅くなるのです。

機には海底の地形や生物を観察したり、海水の成分海嶺に直交する方向の線状の大きな地形がトランを分析したり試料を採集するためのものがあります。

スフォーム断層です。これは海嶺で新しくプレートが深海とはどこを言うのでしょうか。

それには有人の潜水調査船と無人の探査機とがあ生産される拡大軸が、お互いに「すれ違う」
あるいは生物学者は太陽の光の通る水深200mり、どちらも同じような機能をもっています。無人探「ず れ る」ところ に なりま す。長 い もの で は 何とくらいを境にして、それより深い海を深（ケーブル）査機には電源や情報を伝達するための索6,500kmにもなります。海嶺やトランスフォーム断層

海と言っています。海に潜ったことのを持つ「ハイパードルフィン」や、無索無人で動ける自では比較的浅い地震が発生しますが、海溝では深さ律型探査機「MR-X1」などがあります。

670kmにいたる深発地震が起こり、大きな津波が発ろうか。このような疑問に、今ようやく回答を与えるこ海水は圧力だけでなく温度や成分、そして流れにとが出来るようになってきました。

さく

また、海底下の様々な情報を得るための掘削船もありま す。地 球 深 部 探 査 船「ちきゅう」は 海 底 下
伊豆・小笠原海溝の環境を調べるための船です。さらに大気や、大気フィリピン海プレート マリアナ海溝

太平洋プレート
東太平洋海膨と海洋の相互作用を調べる船もあります。そしてこれら以外にも、多くの観測船や探査機を使って海や
写真1（左） 1989年に建造された4,439t、長さ105mの調査船「よこすか」。
「しんかい6500」の母船としてやマルチチャンネル音波探査を主とし、その他の海洋観測のために用いられてきた
写真2（右） 3,000mの深さまで作業が出来る無人探査機「ハイパードルフィン」。高感度ビデオによる深海の映像や画像を提供する他、海底で作業やサンプリング、計測などもで
図1 海洋生物の鉛直分布図
きる

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Civil Engineering Consultant

VOL.251 April 2011

海の下の地球の研究がなされているのです。

地形
宇宙から海水が取り去られた地球を垣間見たら、アリューシャン海溝

大西洋中央海嶺

日本海溝

7,000mまで掘削して堆積物や岩石を採集し、海底下

南西インド洋海嶺
東南インド洋海嶺

図2 世界の海底地形とプレートの分布図。赤は海嶺
（拡大軸）
、青は海溝
（沈み込み帯）、白はトランスフォーム断層（すれちがい）Civil Engineering Consultant

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プレートの動く方向に島を残していきます。
そのような島は一種の鎖のようにつながって見えます。ハワイから西北西につながる島の列とその先に続く海山の列は、ハワイ－天皇海山列と呼ばれています。その源になったマグマは7,000万年以上前から現在のハワイ島の下にあって、これらの列を作ったの
写真6 鯨骨生物群集。伊豆・小笠原弧南方鳥 写真7
島の東150kmの海底の水深約4,000mで見つかった鯨の背骨に群がる奇妙な生態系。世界で2例目の発見

ロタ島周辺海底の噴火。無人探査機で 写真8 ハワイ周辺の海底で撮影された枕状溶岩見つかった世界初の海底噴火の目撃写
真。煙の中に噴火で飛ばされた黒い破片（火山弾）が見られるです。そのような場所をホットスポットと呼んでいます。ホットスポットや、もっと大きくもっ

写真9、10 三陸沖の日本海溝海側斜面の海底の亀裂の中で1991年に見つかったマネキンの首（左）。発見された1年後には堆積物に埋まって変な生物が付着（右）。1995年にはすでに埋もれていたと深くから上がってくるスーパープルーム（巨大な煙生しています。
海底には富士山より規模の大きな円錐形の地形が大陸移動とプレートテクトニクス

化水素の発生しやすい海嶺の熱水系や海溝の周辺のようなもの）というものは、巨大なマグマの生産地などでは、多くの化学合成生物が生息しています。

です。現在、スーパープルームは東アフリカとフレン

図2には現在の海陸分布とプレートの分布が示さ散在しています。これは火山活動で出来たものがほこれらとはまったく関係なく、鯨の死骸、特にそのチポリネシアの地下にあります。大量のマグマは火れています。では、海はどのようにして出来てきたのとんどで、海の山「海山」と言っています。海山よりは骨に群がる生物群集が世界で2例見つかっています。

山を作るだけではなく、地球の気候や環境、海水のでしょうか。地球上で最初の海は、マグマオーシャン

るかに規模が大きく、その頂上が比較的平坦なもの

鯨の骨が酸素のない状態で分解するとメタンが発生組成などにも大きな影響を与えています。

が冷えて宇宙空間に散らばっていた揮発性成分が一を海の台地「海台」と呼んでいます。

しますが、それを使った一種の化学合成生物群集で挙に凝縮して大雨を降らせ、それが当時の凹地にた海溝まったものであると考えられています。40億年ほど海の中にはこのように大きな特徴的な地形が存在す。現在では陸に乗り上げた（ストランディング）鯨をし、地球の表層、海の形、そして大陸の分布を変えて使って人工的な鯨骨生物群集が作られて、生物の変プレートが行き着くところに、海底の溝状の深い地前にプレートの運動が始まると、沈み込みが起こっているのです。そして、海水の流れや生物の生息条件化などが観察されています。深海には思いもよらな形があります。これが海溝です。海溝はすでに述べ島弧が形成されました。島弧はプレートによって運に大きな制約を与えています。

い生物が存在しますが、このようなことがわかったのたように6,000m以深のものをいいますが、それよりばれ、互いに衝突し、やがて大きな大陸（超大陸）がはほんの30年ほど前のことなのです。

浅くてもそこにプレートが沈みこんでいれば海溝で形成されます。大陸はその中に拡大軸が出来ることす。そのような例として、南海トラフや相模トラフなどによって引き裂かれ移動し、その間に新しい海が形

生物
深海底には生物がいないというのが過去の研究

火山活動があります。トラフは舟状海盆と訳し、全体の形が細成されました。これらの大陸の破片は、やがて反対者の考えでした。これを検証するため、バケツを海海底にも火山活動が見られます。しかし海水があ長い船のような形をした地形です。日本列島の周辺の方向に集まって、また一つの巨大な大陸を作りま底におろして引きずりまわして試料を採集する「ドレり、大きな水圧のために陸上の活動とは異なります。

は海溝がいくつもあって、その研究には都合のいいす。およそ2〜3億年かけて行われる大陸の移動と集ッジ」が開発され、英国のチャレンジャー号が世界一

実際に火山活動が目撃された例はほとんどありませ場所です。北から千島海溝、日本海溝、伊豆・小笠原

積のサイクルは、「ウイルソンサイクル」と呼ばれていま周航海に出ることになったのです。1872〜1876年のん。マリアナ諸島のロタ島西の海底で、噴火が無人海溝、マリアナ海溝、相模トラフ、駿河トラフ、南海トラす。過去に地球上には数回の超大陸が存在しましことでした。この航海では世界中の海底から生物や探査機によって目撃されました。陸上であれば爆発フ、琉球海溝、パラオ海溝、ヤップ海溝など世界のた。同様に超海洋も存在したのです。そして生命が堆積物、岩石などの標本が得られ、海水の温度や化的な噴火であったのですが、海底であるために水圧1/3の海溝があります。

38億年ほど前に誕生し、様々な地球の環境の変遷に学組成などの観測が行われました。およそ100年後で噴火が抑えられました。の1977〜1979年にかけて、ガラパゴス海嶺や東太平

海底の火山活動は、主として拡大軸や水没してい海溝では沈み込むプレートと沈みこまれるプレーもめげず、絶滅と進化を繰り返しながら現在に至っ

トとの間のせめぎあいがあって、大きな地震が発生ています。地球自身もこのようにダイナミックに変化

さく はく

洋海膨の深海底で、潜水調査船「アルビン」によってる島弧（日本列島のような島が弓状に連なった地形）します。沈み込まれる側が削 剥されたり、沈み込ま海底の熱水系が相次いで発見されました。熱水とはの火山フロント（火山がまるで前線のように線状に連れる側に海溝にたまった砂や泥などが付加したりし350℃の真っ黒い煙のようなものが、金属の硫化物でなっている）で起こっています。1,000℃にも達する熱て、陸地が増えたり減ったりしています。沈み込む側できた煙突から噴出しているものです。その周辺にいマグマは、冷たい海水に接すると急冷され表面がではプレートがたわんでその表面に亀裂が出来た

深海の世界を垣間見た人は宇宙に行った人より少は奇妙な生物がオアシスを形成しています。

固まります。しかし内部はまだ熱く、斜面などであれり、マグマが海底に出てきてプチスポットという火山ないでしょう。それゆえ、深海を研究している人たち

これらの生物は太陽の恵みを受けられないので、ば中のマグマが表面の皮を突き破って、まるで蛇花地形を作っています。沈み込んだプレートは最終的が実際に見たものを茶の間に配信し、深海の世界を光合成とは違う別の方法で生活をしています。シロ

火のように、にょろっと出てきて、長いラグビーボールに深さ670km付近で横たわります。そして密度が大多くの人々に知っていただけるようにすべきかと思いウリガイやハオリムシといった軟体動物やゴカイの一をつないだようなローブのような形になります。そのきくなると下部マントルを突き抜けて、マントルと核のます。今回紹介したものは、深海に関することがらの種は、共生するバクテリアが硫化水素やメタンといっ横断面が枕のように見えるので、枕状溶岩と呼ばれ境界である深さ2,900kmまで落ちていきます。深さほんの少しでしかありません。それでも深海の世界た人間にとっては毒になる化学物質から栄養を得てています。

110〜140km付近では、沈み込むプレートから供給の一端をご理解いただけたかと思います。『海底二し進化して現在に至ったのです。

深海の世界います。バクテリアを体内に飼うことによってエネル

島弧や拡大軸以外では、ハワイの火山のように大された水が周辺の岩石の融点を下げてマグマが発万里』のネモ船長が言うように、広大な深海にはまだギーを得ているのです。このように、化学反応によっ量の溶岩が短時間に出てきて海底から島を作るよう生しますが、これが島弧の火山を作っているのです。

我々が知らない謎がたくさんあります。ようやくこのてエネルギーを得ている生物を化学合成生物と呼になることがあります。ハワイではプレートの底より海溝ではその陸側の斜面に、地下から湧き出したメような謎が少しずつ明らかにされてきているのです。

んでいます。深海底には餌が極めて乏しいので、生も深いところからマグマが上がってきて噴火するのタンや硫化水素を使った化学合成生物が数多く見つ物はこのようにして生息しているのです。メタンや硫です。プレートは時間とともに移動するので、火山はかっています。

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＜資料提供＞
独立行政法人海洋研究開発機構（JAMSTEC）

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