チャレンジャー号の探検

1872年から1876年にかけてのチャレンジャー号遠征は、海洋学の基礎を築く多くの発見をした科学的なプログラムでした。この遠征は、航海を行った海軍艦艇、 HMS チャレンジャー号にちなんで名付けられました。

ウィリアム・ベンジャミン・カーペンターが発起したこの探検は、エディンバラ大学およびマーキストン・キャッスル・スクールのサー・チャールズ・ワイヴィル・トムソンの科学的監督の下、秘書兼画家であり写真家のサー・ジョン・マレーを含む5人の科学者の助力を受けた。 ^[1]ロンドン王立協会はイギリス海軍からチャレンジャー号の使用権を得て、1872年にシアネスで科学的任務のために船を改造し、^[2]自然史と化学の別々の研究室を設置した。ジョージ・ネアーズ艦長率いるこの探検隊は、1872年12月21日にイギリスのポーツマスを出航した。 ^{[3]他の海軍士官には}ジョン・マクリアー司令官がいた。^{[4] [1]}

トムソン自身の科学的監督の下、この船は調査と探検を行いながら約68,890海里（79,280マイル、127,580キロメートル）を航海した。^[5]その結果が、1873年から1876年にかけてのHMSチャレンジャー号の探検航海の科学的成果に関する報告書であり、他の多くの発見とともに、これまで知られていなかった4,000種以上の種がカタログ化されている。この出版物を監督したジョン・マレーは、この報告書を「15世紀と16世紀の有名な発見以来、地球に関する知識の最大の進歩」と評した。この報告書は、オンラインでHMSチャレンジャー号の航海の報告書として閲覧できる。チャレンジャー号は南極大陸の近くを航行したが、南極大陸が見える範囲には入らなかった。^{[6] [1]}しかし、氷山の写真を撮影した最初の科学的探検であった。^[1]

深海を探査するため、チャレンジャー号の17門の砲のうち15門が取り外され、より多くのスペースを確保するために桁が削減された。研究室、追加の客室、特別な浚渫プラットフォームが設​​置された。^[7] チャレンジャー号は遠征中、主に帆の力を使用し、蒸気機関は浚渫船の曳航、測深中の位置維持、港への入港と出港にのみ使用された。^[7]チャレンジャー号には、サンプルを保存するためのアルコールが入った標本瓶、顕微鏡と化学装置、トロール網と浚渫船、温度計、気圧計、採水瓶、測深用リード、海底から堆積物を採取する装置、および機器を海の深部に吊り下げるための長いロープが積載されていた。^[8]

この遠征は斬新なものであったため、装備の一部は特別に開発または改造された。測深用にイタリア産の麻縄を181マイル（291 km）運んだ。^[9]

地球を一周する画期的な航海では、^[3] 492回の深海探査、133回の底浚渫、151回の外洋トロール、263回の連続水温観測が行われました。^{[10] [1]}約4,700種の海洋生物が発見されました。

科学的研究はワイヴィル・トムソン、ジョン・マレー、ジョン・ヤング・ブキャナン、ヘンリー・ノッティッジ・モーズリー、ルドルフ・フォン・ヴィレモース＝ズムによって行われた。フランク・エヴァース・ベッドがプロセクターに任命された。公式の探検画家はジョン・ジェームズ・ワイルドであった。^[4]ネアズとマクリアーの他に、海軍の乗組員にはペルハム・アルドリッチ、ジョージ・グランヴィル・キャンベル、アンドリュー・フランシス・バルフォア（スコットランドの植物学者ジョン・ハットン・バルフォアの息子の一人）がいた。^[4]また士官の中には、以前の航海で重要な水路観測を行ったトーマス・ヘンリー・ティザードもいた。ティザードは民間の科学スタッフではなかったが、後に探検隊の公式報告書の執筆に協力し、王立協会の会員にもなった。

当初の乗組員は士官21名と乗組員約216名であった。^[7]航海の終わりまでに、死亡、脱走、病気のため陸上に残された人員、計画的な出発により、乗組員は144名に減少した。^[7]

チャレンジャー号は1874年12月に香港に到着し、その時点でナレスとアルドリッチはイギリス北極探検隊に参加するために船を離れた。新しい船長はフランク・トゥール・トムソンであった。^[4]副司令官であり、探検隊全体を通して最上級の士官であったのはジョン・マクリアー司令官であった。ウィレモエス＝サムはタヒチへの航海中に亡くなり、海に埋葬された。キャンベル卿とバルフォア卿は昇進した後、チリのバルパライソで船を離れた。^[4]

遠征の第一行程は、ポーツマス（1872年12月）から南にリスボン（1873年1月）へ、そしてジブラルタルへ向かうというものだった。次の寄港地はマデイラ諸島とカナリア諸島（ともに1873年2月）。1873年2月から7月までは、カナリア諸島から西に大西洋を横断してヴァージン諸島へ、その後北に進んで北大西洋諸島で帝国要塞植民 地のバミューダ（北米・西インド諸島基地の本拠地）、東に進んでアゾレス諸島、再びマデイラ諸島、そして南に進んでカーボベルデ諸島へと向かった。この期間中、1873年4月と5月に迂回があり、バミューダから北にハリファックスまで航海して戻って来た。この航海ではメキシコ湾流を2回横断し、逆の航海ではさらに東へ渡った。^[11]

1873年8月にカーボベルデ諸島を出航した後、探検隊はまず南東に航海し、その後西に進んでセントポール岩に到達した。ここから南に進み、1873年9月には赤道を越えてフェルナンド・デ・ノローニャ島に至り、同月にはブラジルのバイーア州（現在のサルバドール）に至った。1873年9月から10月にかけては、バイーア州から大西洋を横断して喜望峰に至り、途中でトリスタンダクーニャ島に立ち寄った。 ^[11]

1873年12月から1874年2月にかけては、喜望峰から南緯60度線まで、おおよそ南東のコースを航海した。この期間に訪れた島々は、プリンスエドワード諸島、クロゼ諸島、ケルゲレン諸島、ハード島である。1874年2月は、南へ航海し、その後南極圏付近を概ね東へ航海し、氷山、流氷、クジラを目撃した。その後、1874年3月に北東へ航路を変えて氷地域を離れ、その月の終わりに探検隊はオーストラリアのメルボルンに到着した。メルボルンからシドニーまでの海岸沿いの東への航海は、1874年4月にウィルソン岬とケープ・ハウを通過して行われた。^[11]

1874 年 6 月に航海が再開されると、航路はシドニーから東に進み、ニュージーランドのウェリントンに到着し、その後北に大きく回って太平洋に入り、トンガとフィジーに寄港し、8 月末までに再び西に進んでオーストラリアのケープ ヨークに到着しました。船は 6 月下旬にニュージーランドに到着し、7 月上旬に出航しました。ウェリントン (ニュージーランド北島) に到着する前に、ポート ハーディ (デュルヴィル島) に短時間停泊し、クイーン シャーロット サウンドとチャレンジャー号はクック海峡を通過してウェリントンに到着しました。

ウェリントンからトンガへの航路は、ニュージーランド北島の東海岸に沿って進み、北東に進んで太平洋に出て、ケルマデック諸島を通り、トンガ諸島（当時はフレンドリー諸島と呼ばれていた）の本島トンガタブに向かう。トンガの北西にほど近いフィジー諸島周辺の海域は、1874年7月下旬から8月上旬にかけて調査された。その後、船の進路は西向きに設定され、 8月末にグレートバリアリーフの外縁にあるレイン島に到着し、その後オーストラリアのヨーク岬半島の先端にあるヨーク岬に到着した。^[11]

続く3か月間、1874年9月から11月にかけて、探検隊はケープ・ヨークから中国、香港（当時はイギリスの植民地）へ航海しながら、いくつかの島と島群を訪問した。ルートの最初の部分は、アラフラ海を北西に渡り、北東にニューギニア、南西にオーストラリア本土があった。最初に訪れた島はアル諸島で、続いて近くのカイ諸島を訪れた。船はその後バンダ海を渡り、バンダ諸島に触れ、1874年10月にアンボイナ（アンボン島）に到着し、その後テルナテ島へと進んだ。当時、これらの島々はすべてオランダ領東インドの一部であったが、1949年以来インドネシアの一部となっている。

テルナテ島から、航路はフィリピン方面に北西に向かい、セレベス島（スラウェシ島）の東を通ってセレベス海に入った。探検隊はミンダナオ島のサンボアンガン（ザンボアンガ）、次にパナイ島のイロイロに立ち寄り、その後ルソン島のマニラ湾と港に向かう途中で群島の内部を航行した。マニラから香港への北西方向の横断は1874年11月に行われた。^[11]

香港で数週間過ごした後、探検隊は 1875 年 1 月初旬に出発し、南東のルートをたどってニューギニアに向かいました。この往路の最初の停泊地はマニラでした。そこからサンボアンガンに向かいましたが、フィリピン内陸部を通る別のルートを取り、今度はゼブ島に立ち寄りました。サンボアンガンから船は帰路からそれ、今度はミンダナオ島の南を通過しました (1875 年 2 月初旬)。

チャレンジャー号はその後東に向かい外洋に出たが、南東に進路を変えてニューギニア島北岸のフンボルト湾（現在のヨス・スダルソ湾）に上陸した。1875年3月までに、遠征隊はニューギニア島北東のアドミラルティ諸島に到着した。太平洋のこちら側での航海の最終段階は北への外洋横断の長い旅で、主にカロリン諸島とマリアナ諸島の西を通過し、 1875年4月に日本の横浜港に到着した。^[11]

チャレンジャー号は1875年6月中旬に日本を出航し、太平洋を東に横断してサンドイッチ諸島（ハワイ）の真北に到達し、その後南に転じ、7月末にハワイのオアフ島ホノルルに上陸した。2週間後の8月中旬、船は南東に向けて出航し、ハワイ島沖のヒロ湾に停泊し、南へ進み、9月中旬に タヒチに到着した。

探検隊は10月初旬にタヒチ島を出発し、ツブアイ諸島の西と南を回り、その後南東に向かい、東に転じて南米海岸に向かった。航路は1875年11月中旬にファンフェルナンデス諸島に到着し、チャレンジャー号は数日後にチリのバルパライソ港に到着した。旅の次の段階は翌月に始まり、南西方向に太平洋に戻り、ファンフェルナンデス諸島を通過した後、南東に転じて南米に戻り、1875年12月31日にペニャス湾のポート・オトウェイに到着した。 ^[11]

1876 年 1 月のほとんどは、南米の南端を巡航し、パタゴニア諸島、マゼラン海峡、ティエラ デル フエゴの多くの湾や島を調査したり、立ち寄ったりすることに費やされました。このとき訪れた場所には、ウェリントン島付近のヘイル コーブ、グレイ ハーバー、ポート グラップラー、トム ベイ、ハノーバー島付近のプエルタブエノ、クイーン アデレード諸島付近のイスマス ベイ、サンタ イネス島付近のポート チュルーカなどがあります。

大西洋へ向かう前の最後の寄港地は、ポート・ファミーヌ、サンディ・ポイント、エリザベス島でした。チャレンジャー号は1月末にフォークランド諸島に到着し、ポート・スタンレーに寄港した後、北進を続け、 1876年2月中旬にウルグアイのモンテビデオに到着しました。同船は2月末にモンテビデオを出発し、最初は真東に、次に真北に向かい、1876年3月末に アセンション島に到着しました。

4月上旬から中旬にかけては、アセンション島からカーボベルデ諸島への航海に費やされた。ここから1876年4月下旬から5月上旬にかけての航路は、西回りで北上して中部大西洋に出て、最終的に真東に向きを変えてヨーロッパに向かい、5月末にスペインのビーゴに着陸した。航海の最終段階では、船と乗組員はビーゴから北東に向かい、ビスケー湾を迂回してイギリスに上陸した。^[11] チャレンジャー号は、1,250日のうち713日を海上で過ごし、1876年5月24日にハンプシャーのスピットヘッドに戻った。 ^[3]

王立協会は、この航海の科学的目標は以下であると述べた。^{[12] [1]}

1. 大洋盆地の深海の物理的条件を、水深、温度、循環、比重、光の透過性に関して、グレートサザン氷壁付近まで調査します。
2. 海面から海底までのさまざまな深さにおける海水の化学組成、溶液中の有機物、および懸濁粒子を決定します。
3. 深海堆積物の物理的・化学的特性とそれらの堆積物の供給源を解明する。
4. さまざまな深さと深海底における有機生命の分布を調査します。

HMS チャレンジャー号の物理測定の目的の 1 つは、カーペンターが提唱した温度マッピングと地球規模の海洋循環の関連性に関する仮説を検証し、主要な海洋混合に関係する現象に対する答えを提供することでした。この研究は、HMS ライトニング号 (1823 年)とHMS ポーキュパイン号 (1844 年)の予備調査ミッションの続きです。^[1]これらの結果は、カーペンターにとって重要です。なぜなら、彼の説明は、当時のもう一人の著名な海洋学者であるアメリカ人のマシュー フォンテーヌ モーリーの説明とは異なっていたからです。^{[13]これらの物理測定の結果はすべて、}ジョン ジェームズ ワイルド(つまり、探検隊の秘書兼芸術家) がチューリッヒ大学の博士論文でまとめました。 ^[14]

海底のさまざまな物理データの収集に関する2番目の重要な問題は、海底電信ケーブルの敷設でした。1860年代と1870年代には多くの大洋横断ケーブルが敷設され、その効率的な敷設と運用は戦略的にも商業的にも非常に重要な問題でした。^[1]

360 の観測所のそれぞれで、乗組員は海底の深さとさまざまな深さの温度を測定し、天候と海面の状態を観察し、海底、水、生物のサンプルを収集しました。チャレンジャー号の乗組員は、以前の小規模な探検で開発された方法を使用して観測を行いました。深さを測定するには、重りを付けたロープを海底に到達するまで下ろします。ロープには 25 ファゾム (150 フィート、46 メートル) 間隔でマークが付けられ、深さを示す旗が付いています。このため、チャレンジャー号による深さの測定値は、せいぜい最も近い 25 ファゾム (150 フィート、46 メートル) の境界まで正確でした。シンカーには、底質のサンプルを収集できるように小さな容器が取り付けられていることがよくありました。^[1]

乗組員は、生物サンプルを収集するために、さまざまな浚渫船やトロール網を使用した。浚渫船は、木の板に取り付けられた金属網で構成され、海底を引きずり回した。木の板に取り付けられたモップヘッドが海底を掃き、海底から生物を放出して網に捕らえる。トロール網は、船の後ろで曳航される大きな金属網で、さまざまな水深の生物を収集した。^[15]浚渫船やトロール網を回収すると、チャレンジャー号の乗組員は、戻った後の検査のために標本を分類、洗浄、保管した。標本は、塩水またはアルコールに保存されることが多かった。^[要出典]

チャレンジャー号の遠征を通じて使用された主な温度計はミラー・カセラ温度計で、湾曲した水銀管の中に2つのマーカーが入っており、機器が通過した場所の最高温度と最低温度を記録した。^[13]これらの温度計のいくつかは、記録のためにさまざまな深さに下ろされた。しかし、この設計では、海面近くの水が常に下の水よりも暖かいと想定されていた。航海中、チャレンジャー号の乗組員は特定の深さで温度を測定できる可逆温度計をテストした。その後、このタイプの温度計は20世紀後半まで広く使用された。^[12]チャレンジャー号の帰還後、CWトムソンはピーター・テイトに、難しい重要な問題を解決するよう依頼した。それは、温度計が受ける高圧によって生じる深海の温度測定の誤差を評価することだった。テイトはこの問題を解決し、液体の圧縮性に関するより基本的な研究を続け、有名なテイト方程式を導き出した。^{[16]グラスゴー大学の} ウィリアム・ディットマーは海水の組成を確立した。マレーとアルフォンス・フランソワ・ルナールは海洋堆積物の地図を作成した。

トムソンは、当時最新の進化論の支持者の多くがそうであったように、深海には浅瀬で絶滅して久しい「生きた化石」 、つまり「失われた環」の実例が生息していると信じていた。彼らは、一定の低温、暗闇、海流、波、地震がないという条件が、進化が遅くなるか完全に止まるほどの安定した環境を提供していると信じていた。ルイ・アガシーは、深海では「以前の地質時代の代表例が見つかると期待できる」と信じていた。トーマス・ハクスリーは、「静かでほとんど変化のない深海で、浅瀬で起こっている破壊の原因を逃れ、過去の時代の主流の個体群を代表する動物学上の遺物が見られると期待している」と述べた。しかし、そのようなことは何も起こらなかった。多くの新発見の中に、以前は絶滅したと考えられていたいくつかの生物が発見され、カタログに載せられたが、収穫は、同等の規模の新しい領域を探索した場合に見つかる典型的なものだった。さらに、アルコールに標本を保存する過程で、トムソンと化学者のジョン・ヤング・ブキャナンは、海底を覆う無細胞原形質で、無生物と生体細胞をつなぐものと考えられていたバチビウス・ヘッケリに関するハクスリーの以前の報告をうっかり否定してしまったことに気づいた。その結果、進化論の支持者にとっては後退となった。^[5]

1875年3月23日、グアムとパラオの間の南西太平洋に位置するサンプルステーション225で、乗組員は4,475ファゾム（26,850フィート、8,184メートル）の測深を記録しました^[1]。これは2回目の測深で確認されました^{[17] 。現代の機器を使用した後の探検で示されたように、この地域は}マリアナ海溝の南端を表しており、海底で最も深い場所の1つです。

チャレンジャー号の最初の測深 地点の近くでは、その後、6,012ファゾム（36,070フィート、10,994メートル）の現代の測深が発見されている。 ^[18] チャレンジャー号によるこの深さの発見は、海洋の深さと範囲に関する海洋学的知識を広げる上での探検隊の重要な発見であった。この窪地、チャレンジャー海淵は現在、この船とその後継船であるHMSチャレンジャーIIにちなんで名付けられている。HMSチャレンジャーIIは1951年に付近の深さ5,944ファゾムを特定した。^{[19] HMS} チャレンジャーIIの主任科学者トーマス・ガスケルは、その後の測定で、

この地点は、19世紀のチャレンジャー号が最深部に到達した地点から50マイル以内であった。 [...]チャレンジャー号という名前の船が、海洋学の偉大な先駆的探検の成果を記念するのはふさわしいことと思われる。^[20]

この遠征では、南半球から北半球まで伸びる大西洋中央海嶺の存在も確認された。^[1]

チャレンジャー号の探検の成果は、航海完了から19年後の1895年まで、その目的のために設立されたエディンバラのチャレンジャー事務所によって出版され続けた。報告書は50巻からなり、29,500ページを超える長さだった。^[5]チャレンジャー号が持ち帰った標本は、世界有数の専門家に配布されて検査されたため、報告書の完成までに要した費用と時間が大幅に増加した。^[21]報告書と標本は、2023年1月から7月まで大英自然史博物館で展示された。 ^[22]標本の中には、その種では初めて発見されたものも多く、現在でも科学者によって検査されているものがある。^[23]

古生物学者のガブリエル・ウォートン・リーを含む多数の科学者が、遠征隊から持ち帰った標本の分類に取り組んだ。自然史博物館の爬虫類学者ジョージ・アルバート・ブーレンジャーは、チャレンジャーにちなんでトカゲの一種、サプロスチンカス・チャレンジャーと名付けた。^[24]

チャレンジャー号の探検以前は、海洋学は主に推測的なものでした。^[5]チャレンジャー号の探検は、最初の真の海洋学航海として、学術研究分野全体の基礎を築きました。^[7]「チャレンジャー」は、チャレンジャー海洋科学協会、海洋学および海洋地質調査船グロマーチャレンジャー、スペースシャトルチャレンジャーなど、さまざまな現象に適用されました。^[25]

一般的な

• 「HMSチャレンジャー号遠征」。自然史博物館。2014年11月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「チャレンジャー号遠征（1872-1876）」。カンザス大学自然史博物館。2012年12月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「HMS チャレンジャー号のジョセフ・マトキンの手紙」。スクリップス海洋研究所バーチ水族館。2008 年 7 月 23 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「HMSチャレンジャー号の航路地図」。スクリップス海洋研究所バーチ水族館。2012年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「チャレンジャーメダルロール（1895年）」。19世紀科学図書館。2009年3月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。

主要な報告書、アカウント、手紙

• 「1873年から1876年にかけてのHMSチャレンジャー号の探検航海の科学的成果に関する報告書」。19世紀科学図書館。2005年7月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• フィリップ・F・レボック編（1992年）。科学者たちとともに海へ：ジョセフ・マトキンのチャレンジャーレター。ハワイ大学出版局。ISBN 082481424X。
• ロバート・ウィン・ジョーンズとヘンリー・ボウマン・ブレイディ（1884年）。『チャレンジャー有孔虫』（1994年再版）。オックスフォード大学出版局および自然史博物館。ISBN 0198540965。
• ジョージ・グランヴィル・キャンベル卿 (1876)。『チャレンジャー号』からのログレター。マクミラン。
• ウィリアム・ジェームズ・ジョセフ・スプリー (1877)。女王陛下の船「チャレンジャー号」の航海。Harper & Brothers – archive.org 経由。
• ヘンリー・ノッティッジ・モーズリー (1879)。博物学者による「チャレンジャー号」に関するメモ。マクミラン。
• 「アンドリュー・F・バルフォアの日記のアーカイブエントリ。HMSチャレンジャー号の航海に関する3件を含む」。AIM25アーカイブ。2012年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。

二次文献

• ジョーンズ、エリカ。 『チャレンジャー号遠征：海の深淵を探る』（ロンドン：ロイヤル・ミュージアム・グリニッジ、2022年）オンライン書評
• アントニー・アドラー（2019年）。『ネプチューンの実験室：海のファンタジー、恐怖、科学』ハーバード大学出版局。ISBN 9780674972018。
• ヘレン・M・ロズワドウスキー（2005年）『海洋を探る』ハーバード大学出版局。ISBN 0674027566。
• RM コーフィールド (2003)。『静かな風景: HMS チャレンジャー号の科学航海』ジョセフ・ヘンリー・プレス。ISBN 0309089042。
• アイリーン・V・ブラントン（1994年）。『チャレンジャー号遠征 1872-1876 ：ビジュアルインデックス』自然史博物館。ISBN 0565011391。
• エリック・リンクレイター (1974)。『チャレンジャー』の航海。カーディナル。ISBN 0351172238。
• ジョン・B・テイト（1972年）。「チャレンジャー号遠征100周年、1872-1876年」スコットランド地理雑誌。88 （3）：221。doi ： 10.1080/00369227208736231。
• ジョージ・ワトソン・コール（1901年）。『バミューダとチャレンジャー号遠征』（2010年再版）。ケシンガー出版。ISBN 116639994X。
• デイビッド・M・ローレンス（2002年）。『深淵からの激動：海洋底地図作成と地球科学革命』ラトガース大学出版局。ISBN 9780813530284。

コレクションとアーカイブ

• 「HMSチャレンジャー号コレクション」。自然史博物館。2014年11月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「ブレイディHMSチャレンジャー号コレクションの有孔虫」。Foraminifera.euプロジェクト。
• 「HMS チャレンジャー文書、1872-1876」。エディンバラ大学図書館 (Archives Hub)。2012 年 1 月 14 日時点のオリジナルよりアーカイブ。

• ウィキメディア・コモンズのチャレンジャー号探検に関連するメディア