特に数式などは出てこないけど、生物・非生物問わず炭素循環として見ることができるgC（グラムカーボン）の概念や広範囲の循環を表現するための断面図の利用、海などの物質のまとまり（レザヴァー）とそこから出入りする物質（フラックス）の釣り合い、過去の地質現象と似たような地質現象が現在進行形で進行している「モダンアナログ」などの概念がおもしろい。同時に地球全体で動く量の巨大さ。PgC（ペタグラムカーボン）って、トン単位にすると10億トン＝1ギガトン。人類は、毎年、110億トンの二酸化炭素を排出している。これを何らかの形で貯留するにしても、貯留場所がないよなあ。カルシウムと反応させて石灰岩を作るにしても、めちゃくちゃコンクリが余りそうとしか…
研究現場のお話も興味深い。海水のサンプリングの厳しさ。ニスキン型採水器を複数束ねたCTD多連採水法、まず、強力なバネで閉じられている蓋を開いて、固定するセッティング。その後、採水器が沈んで、引き上げられる3時間の間に1000本ほどの試料容器を用意する。引き上げ後は、それぞれの検査項目ごとに水を分配するけど、これが分析手法ごとにコンタミを防ぐための手法が違うという。これに1時間半ほど。さらに、迅速に行わなくてはならない試料処理に忙殺される。前の調査ポイントから次の調査ポイントまでの移動時間は5時間ほど。休む間もなく、次の作業が待っていて、不眠不休ってなかなかきついな。船員の方は当直制で交代するから、研究者側も交代要員がほしいところだな…
海底の熱水の話も興味深い。ブラックスモーカーで吹き上げられた熱水は、冷たい海水に急激に冷やされ、混ざり合いつつ、広がっていく。温度的にはほとんど差がなくなっても、鉄やマンガンなどの成分は、普通の海水の10倍ほどの濃度になる。この「熱水プルーム」は深海に4000キロほど広がることもあるので、怪しい地形で当たりをつけて、熱水プルームの濃度を追っていくのが、新しい熱水噴出地帯の探し方なのだそうな。
後半の熱水、生命の起源、気候工学、海底資源などの具体的な話が楽しい。
熱水鉱床の「養殖」とか、熱水鉱床にすむ生物の拡散。鎧生物スケーリーフット、色違いがいろいろいるのか。黒い、硫化鉄の鎧をまとっている個体群は、能動的に鉄を摂取して、鎧の結晶を作り上げているのがかっこいい。そして、熱水噴出が止まったら、即個体群絶滅だから、そりゃ、即絶滅危惧種指定になるわな。
生命の起源の話も興味深い。DNAの系統を追っていく手法とタンパク質などの生成を実験的に再現していく手法の二つのラインで追われている、と。そして、現状、「海底熱水生命誕生説」が有力。しかし、タンパク質を生成する際には、アミノ酸がそれぞれ水を失うことで結合する。RNAも加水分解する性質がある。水があること自体が弱点になる。しかし、深海に「液体二酸化炭素プール」が自然に形成されるなら、脱水の問題は解決できるし、実際に、海底に液体の二酸化炭素が存在することも明らかになった。また、他の水の海がある惑星にも、視野を広げることができるという。
海底鉱物資源としては、コバルトリッチクラスと、マンガン団塊、レアアース泥などがある。しかし、堆積物だけに、その資源評価は難しい。場所によって、有用元素の濃度がばらついていて、見積もり通り算出できるか怪しい。調査の密度を上げれば、精度は上がるけど、コストの跳ね返る。機材のコスト、作業員のインフラコスト、環境汚染を防ぐ設備のコスト、底生生物の生息域を破壊するといったコスト・問題があるという。法律的な観点も重要。
人為的介入で温暖化を妨げようとするのがジオエンジニアリング（気候工学）。アルベドを上げて、太陽エネルギーの吸収を妨げる「太陽放射管理」。大規模な二酸化炭素の発生源で捕集して、大気外に隔離するのが「二酸化炭素の捕獲と貯留（CCS）」。帯水層があれば、可能。そして、大気中にある二酸化炭素を積極的に除去するのは「大気からの二酸化炭素の除去（CDR）」。それぞれ、エネルギーや貯蔵場所で問題あり、と。貯留場所に輸送するためにエネルギーが必要とか、大気から二酸化炭素を分離するためにエネルギーが必要とか。また、海洋という巨大なブラックボックスを利用する場合、本当のもくろみ通りに機能するか、思わぬ副作用があるのではないかなどの、予測不可能性の方が大きくて、現状ではおすすめできない、と。深層水に二酸化炭素を押し込んでも、1000年後くらいに、表層に浮いてくるわけだしなあ…
巻末の文献紹介、いくつか読んだことあるな。蒲生俊敬、平朝彦、高井研の三氏が複数著書紹介。あとは、海洋学関連のいろいろな本が。『海の教科書』は興味あるな。あと、ブルーバックスの大洋シリーズ、『インド洋』も出ていたのか。
しかし、事態はそれほど単純ではない。北西太平洋海域で実施された総延長3000キロメートルの地震波探査領域のうち、なんと90％以上の海底で、地震波速度の急激な変化が見られないのだ。地殻とマントルがあるからといって、いつもモホ面が見えるわけではない。この「見えないモホ面」の原因は、地殻とマントルの岩石が明瞭な境界を形成せずじょじょに遷移しているためだ、と解釈されている。実際、かつての海底下構造が陸上に露出しているオマーンでの観察では、地殻とマントルとの境界をまたぐように、両者の岩石が混在する領域が広がっている。p.98-9
実際には、明瞭な線が見えるわけではない、と。
海に存在する生物の総量は、6PgCと見積もられている。陸の生物の総量は約600PgCなので、海の生物のほうが2桁も少ない。部屋の窓から山を見れば樹木が生い茂り鳥が飛び交っているけど、浜から海を見ても魚影がたまに見える程度だから、生物総量の対比は、直感的には「そんなものかな」という気がする。p.133
海のほうが少ないんだ。逆だと思っていた。そういえば、樹木みたいな巨大な構造物は海にはないもんな。ただ、毎年の生物生産量はほぼ同等。海洋では、植物プランクトンが猛烈に増えて、急激に消えていく。で、大量の消費者を養っている、と。
海を飛ぶエアロゾルを観測するには、調査船のような観測基盤が必要となるから、観測できる頻度が極めて限られてしまう。だから、エアロゾルが海に及ぼす影響を評価するには、陸から海へと飛来していくエアロゾルの様子を、海に近い陸上の多くの点で継続的に観測することがキモとなる。ユーラシア大陸と太平洋に挟まれた日本列島は、「エアロゾル海洋学」とも言える研究を樹立する拠点として、絶好の地理的優位がある。たとえば全国津々浦々の高校で、地学演習としてエアロゾル観測が行われ、その結果を集積したビッグデータが構築されれば、世界を驚愕させる研究成果が生み出されることだろう。p.188-9
そういえば、高校の頃、地学部に所属していたけど、流星塵の観測をやっていたなあ。
各熱水域では、それぞれ20種ほどの動物が群集を形成している。生物種ごとに見ると、その分布域は地理的に偏っている。たとえばツノナシオハラエビは、大西洋や西太平洋では多くの熱水域で生息が確認されるが、東太平洋ではまだ見つかっていない。これに対し、スケーリーフットは、インド洋の複数の熱水域で見つかっているが、インド洋以外の海では見つかっていない。
こうした個別の種類の分布をまとめていくと、地球上で500カ所以上ある熱水域の動物群集は、11の生物地理区分に大括りすることができる。それぞれの区分の中にある熱水域間では、動物が往来する頻度が高く、遠い親戚のような関係が構築されている。反対に、区分が異なる熱水域間では、動物の往来頻度はきわめて限定的だ。p.211
海底の海流に幼生が流される形で、分布が広がっているのだとか。地理区分内の頻度とか、どんな風になっているのだろう。
これらの元素資源が「できる条件」が指摘しにくいのとは反対に、「できなくなる条件」は明確に指摘できる。仮に、糞粒などの粒子の沈降フラックスが大きいと、価値の高い元素をあまり含まない堆積物が海底にどんどんと積もっていく。さらに、堆積物が元素資源になるには海水から元素を凝集していくプロセスが重要なのだが、粒子の沈降フラックスが大きいと、次から次へと新しい堆積物が積もっていくから、海底で有用元素が表面に凝集する時間がない。p.263
粒子が供給されやすい沿岸や、表層の生物活動が活発な領域ではできにくい、と。
