英国中央海嶺イニシアチブ

英国中央海嶺イニシアチブ(BRIDGE プログラム) は、深海における地球の地殻の形成に関する学際的な科学的調査でした。このプログラムは、1993 年から 1999 年まで英国自然環境研究会議 ( NERC ) によって資金提供されました。

中央海嶺は、地球の海の深部を蛇行する活火山の山脈です。地球のプレートの端が分離している場所で発生し、マントルの岩石が海底まで上昇して固まり、新しい地殻を形成します。この地殻の追加により、海盆が海嶺に対して垂直に広がります。この海底の拡大が大陸移動の原動力です。^[a]中央海嶺の間隔で、海底から超高温の鉱物に富んだ流体が噴出します。これらの熱水噴出孔には、地球上の他の場所では見られない動物や細菌種が生息しています。^[1]

BRIDGE は、海嶺の地質学的状況、噴出孔流体の地球化学、そしてこの明らかに過酷な環境で生物群集が生き残る方法について調査しました。これを達成するため、このプログラムでは、水上船や有人潜水艇から展開する新しい深海技術を開発しました。また、これらの活火山地域の岩石とその下層地殻の機械的および化学的性質に関する実験的研究も行いました。調査の規模は、未調査の海底をマッピングする広範な地域的研究から、個々の噴出孔サイトでの顕微鏡的および化学的分析にまで及びました。プログラムの目的を達成するために、作業は 5 つの対照的な場所に重点的に行われました。北緯 24～30 度の大西洋中央海嶺、北緯 36～39 度の大西洋中央海嶺、アイスランドとその南西にあるレイキャネス海嶺、スコシア背弧海盆 (南西大西洋)、およびラウ海盆 (南西太平洋) です。これらの地域で集中的な局所的研究が行われました。^{[bnl 1]}

英国の中央海嶺研究プログラムのアイデアは、1987年にオレゴンで行われた会議に出席したリーズ大学のジョー・カン教授とダーラム大学のロジャー・サール教授によって考案された。この会議では、米国の中央海嶺研究プログラム（RIDGEプログラム）のアイデアが開発されていた。 ^{[bnl 2] [b]} 英国では、すでに多くの分野の研究者が中央海嶺を研究していたが、この研究をより統合することで、より幅広い意義のある結果をもたらす新しい学際的なアプローチを生み出すことができると考えられていた。^[2]

研究の「BRIDGE」ブランド化は、研究会議の資金が正式なプログラムに求められる前に始まりました。BRIDGE は、 1989 年 2 月にThe Independent紙に名前が挙げられました。 ^{[bnl 3]}この時までに、この分野の研究者コミュニティは、自分たちを BRIDGE コンソーシアムと呼んでいました。深海科学クルーズは、1990 年までに BRIDGE クルーズとして認識されるようになりました。 ^{[bnl 4]}最初の BRIDGE ニュースレターは 1991 年に発行されました。

BRIDGE の構想が固まると、自然環境研究評議会に資金援助の申請が行われました。この申請は成功し、1993 年に 1999 年まで続くプログラムに全額の資金援助が開始されました。 ^{[bnl 5]}最終予算は 1,300 万ポンドでした。^[c]

• 英国の中央海嶺研究に投資し、人的スキルと機器資源の両方を増強する
• 既存の能力と新たに開発された機器の両方を使用して、中央海嶺に関連するいくつかの基本的な科学的問題を解決する
• 英国の中央海嶺研究を拡大し、より幅広いスキルと新しい技術を取り入れる
• 中央海嶺研究から直接的および間接的な商業的利益を追求する
• 英国の活動の利益を最大化するために他の国のプログラムと連携する^[2]

この最後の目的は、直接的に、また国際的なInterRidgeネットワークへの参加によって達成されました。

• 基本的な科学的問題の解決を目的とした重要な観察、実験、モデリングを実施する
• 地域研究と地方研究の両方を実施するために必要な基礎調査を実施する
• 実験に使用するための新しい海洋計測機器を開発する
• 科学調査に必要な調査車両や機器へのアクセスを取得する
• 多様な分野の科学者を中央海嶺研究に参加させる
• 英国の海洋計測機器コミュニティと協議し、新しい機器の要件と機能を改良する
• 英国のバイオテクノロジーコミュニティの中央海嶺研究への積極的な関与を求める
• これらの目的と目標を達成できるように計画を策定し更新する^[2]

BRIDGE は、中央海嶺研究で取り組むことができる幅広い科学的問題の中から、英国の研究に最も関連性の高い 6 つの問題を特定しました。

• 中央海嶺の三次元構造、特にトランスフォーム断層や類似の特徴によるその分割は、その下にある地球マントルの物理的特性やダイナミクスとどのように関係しているのでしょうか。
• 中央海嶺で噴出した溶岩の地球化学は、その下にあるマントルの不均一性の規模と起源についての洞察を与えることができるでしょうか?
• 中央海嶺下の地殻と上部マントル内のマグマ配管システムの性質は何ですか?
• ブラックスモーカー熱水噴出孔流体の流量と地球化学的組成は時間とともにどのように変化するのでしょうか。また、この変化の原因は何でしょうか。これは、陸上で発見された鉱床の起源についてさらに理解を深めるのに役立ちますか。
• ブラックスモーカー温泉の周辺に生息するバクテリアは、どのようにして高温と有毒な環境に耐えているのでしょうか? これらの能力はバイオテクノロジーで活用できるのでしょうか?
• ブラックスモーカー噴出孔における化学的・生物学的プロセスは、海洋に出入りする化学物質の世界的な流れにどのような影響を与えるのでしょうか？海洋の栄養レベルは、中央海嶺によって部分的に制御されているのでしょうか？^[2]

プログラムの科学的目的と目標は、年に 2 回開催される国際運営委員会によって指示されました。プログラムでは、この分野の科学者やエンジニアが研究提案を提出する年間資金調達ラウンドが複数回開催されました。運営委員会は、各提案を独立した審査員が査読した後、科学的価値とプログラム目標への貢献度に基づいて最も評価の高い提案をランク付けしました。この最終候補リストは、資金提供のために NERC に推薦されました。^{[bnl 6]}

1993年から1995年まで、プログラム管理（日常的な管理と予算管理）はスウィンドンのNERC本部で行われました。科学コーディネーターの役割（BRIDGEコンソーシアムの拡大、全国会議の開催、ニュースレターの発行などの責任を含む）は、BRIDGE主任科学者のジョー・カンが地球科学の委員長を務めていたリーズ大学に拠点を置いていました。

1995年、NERCは大規模プログラムのプログラム管理を外部委託し始めた。 ^{[bnl 7]} BRIDGEプログラム管理は科学調整の役割を吸収し、リーズ大学を拠点とする新しいプログラムマネージャーが任命された。リーズのBRIDGEオフィスは1999年3月末までプログラムの中心であり、その後はNERCがプログラムの終了を管理した。^{[bnl 8]}

BRIDGE は 44 件の研究プロジェクトに資金を提供しました。4 件は学際的、15 件は地質学、6 件は生物学、11 件は噴出孔場の熱水環境に関する研究 (海底 9 件、上部の水柱 2 件)、8 件は必要な技術を開発するための工学プロジェクトです。^[d]英国各地の 28 の研究センターの 200 人以上の科学者がこのプログラムに貢献しました。^{[bnl 9]}北大西洋、南西大西洋、南東太平洋、南西太平洋、インド洋への 26 回の BRIDGE 深海研究航海があり、そのうち 18 回はプログラムから直接資金提供を受けました。^{[bnl 10]}

BRIDGE は、プログラムの結果を議論し公表するために、ダラム大学(1991 年)、海洋科学研究所ディーコン研究所 ( IOSDL )、ワームリー(1992 年)、リーズ大学(1993 年)、オックスフォード大学(1994 年)、ロンドン地質学会(1994 年、1995 年、1997 年)、ケンブリッジ大学(1996 年)、サウサンプトン海洋学センター(1997 年)、ブリストル大学(1998 年) で独自の科学会議を開催しました。^{[bnl 11]}さらに、BRIDGE の科学は、国内外の他の会議でも報告されました。たとえば、王立協会の会議「中央海嶺: 新しい海洋地殻の形成に関連するプロセスのダイナミクス」 (1996 年)、[ ^{bnl 12]}バーミンガムで開催された1996 年英国科学振興協会の年次科学フェスティバルでの BRIDGE セッション「深海地獄: 中央海嶺の海底火山、高温噴出孔、および外来生物」、^{[bnl 13]}キール大学のGeoscience 98 (1998 年)、^{[bnl 14]}ロンドン地質学会の会議「深海地質調査技術」 (1998 年) ^{[bnl 15] 、および}アメリカ地球物理学連合の会議などです。^[3]

BRIDGE会議のうち3回についてはロンドン地質学会から書籍が出版され、会議で報告された科学的な内容をより詳細に紹介した。^{[4] [5] [6]}

プログラム全体を通じて、結果は「The BRIDGE Newsletter」を通じて迅速に公表されました。これは形式的には学術誌（ただし査読なし）で、BRIDGEの科学的成果とともに、会議の告知、会合報告、航海報告、他国の中央海嶺プログラムの最新情報、この研究分野に関連する一般的なニュース項目が掲載されていました。^[e]春と秋の年2回発行されました。ホチキス留めされた8枚のシートからなる第1号は1991年8月に発行されましたが、NERCの資金提供が開始された後、商業的に印刷され製本されました。1996年4月の第10号までに、100ページにまで増え、20か国で600人以上の研究者と関係者に配布されました。^{[bnl 16]}最後のニュースレターである第17号は、プログラムとその時点までの結果をまとめた雑誌「The Fiery Deep, Exploring a New Earth」として1999年秋に発行されました。^[7] 1999年11月16日、ロンドンの自然史博物館で行われた正式なプログラム終了会議で、これらの結果が招待客に発表されました。

番組の終わりに、ジョー・カンは次のように報告した。「BRIDGE イニシアチブの結果、英国の科学者のいくつかのグループが、海洋中央海嶺科学の国際研究の最前線に立っています。これらの科学者の専門分野は、海洋地球物理学、地球力学、物理化学海洋学、海洋生物学にまで及びます。」^[8]「すべての分野で成果がありました。いくつかの例を挙げます。海底の下に、予想もされなかった溶岩のプールが新たに見つかりました。当時の常識では温泉などないはずだった場所に、大規模な温泉地帯を発見しました。大西洋の温泉地帯に生息する盲目のエビの奇妙なライフサイクルを追跡しました。海底を裂いて深部の岩石を表面に押し出す巨大断層群の最初の断層のソナー画像を撮影しました。大規模な温泉地帯の 1 つで、科学的掘削によって流れがどのように影響を受けたかを示しました。大西洋の上流と下流の温泉地帯の動物間の関係を追跡しました。また、これらの過酷な地域で作動できる新しい機器も構築しました。」^{[bnl 17]}

今でも引用されている研究成果に加えて、^[9] BRIDGEプログラムは、深海科学者の学際的なコミュニティに、実証された協力の実績と、3,500メートル以上の深さで作業するための新しい機器を残しました。^{[bnl 18]}

BRIDGE は、英国の調査船団のために、水上船から海底の地図を作成する Simrad マルチビーム エコーサウンダーを購入しました。また、関心のある地理的領域の詳細度を高めるために、既存の英国の曳航式海底計 (TOBI) のアップグレードにも資金を提供しました。この 計器は、海底から 300 メートル上を曳航しながら海底の 3D 画像を作成します。TOBI は、解像度を高め、ジャイロコンパスを追加し、曳航される海底の岩の磁場を測定するための3 成分磁力計を追加するように改造されました。 ^{[bnl 19]}

BRIDGE曳航式機器 (BRIDGET) は、噴出孔から水柱に上昇する、温かくミネラルが豊富な流体の噴出を探知し、調査するために開発されました。この「温泉探知機」は、噴出孔が存在すると疑われる海域で船の後ろの深海を曳航し、地球化学データをリアルタイムで船に送り返しました。^{[bnl 20]}

いったん海底の流体が検出されると、海底から噴出する流体はMEDUSA装置を使用して直接調査できます。深海潜水艇で展開されたこの装置は、個々の噴出孔の上に長期間設置され、噴出する流体の特性を記録することができます。BRIDGE プログラムの終了時には、BRIDGE の資金で 6 台の MEDUSA 装置が構築され、さらに 3 台が日本の地質調査所向けに構築され、次世代の装置がNASA を含むさまざまな米国機関向けに開発されていました。^{[bnl 21]}

中央海嶺の岩石を調査するために、掘削時にコアに印をつける新しい深海ドリル、ブリッジドリルが開発された。コアに印をつけることで、コアを取り除いた後でも、コアの元々の南北の方向を知ることができる。これにより、サンプルを採取した岩石の磁気配列を判定できるようになり、岩石が形成された後に起こった海底の動きに関する情報が得られる。^{[bnl 22]}

噴出口で見つかった動物の分散を研究するため、生物学者は分子分析用プランクトン幼生サンプラー (PLASMA)を開発した。これは、噴出口周辺に生息する動物の分散幼生を捕獲するために水のサンプルを採取するように設計された。PLASMA は、必要に応じて最大 1 年間、噴出口付近の海底に放置することができ、プログラムされた間隔でサンプルを採取し、機器の回収後に DNA 分析のために幼生を保存する。^{[bnl 23]}

BRIDGEは、マルチ ビーム測深、ソナー画像、地震データ、電磁気データ、重力測定、岩石学（岩石切片、コア、堆積物、分析データを含む）、化学・物理海洋学（サンプルと分析データ）、マクロ・微生物学（標本、フィルム、分析データ）、数値モデル、視聴覚記録を収集・編集した。^[10]将来の研究者のために、BRIDGEデータアーカイブは英国サウサンプトンの国立海洋学センターに保管されている。^{[bnl 24]}

• BRIDGEデータアーカイブ
• ブリッジドリル