ロストシティ熱水地帯

ロストシティ熱水噴出フィールド
アトランティス山塊の一連の噴気孔。
ロスト シティには、この白亜色のフランジを含む多数の炭酸塩熱水噴出孔があります。
位置	大西洋中央海嶺
座標	北緯30°07′0″ 西経42°07′0″ / 北緯30.11667° 西経42.11667° / 30.11667; -42.11667
エリア	500平方メートル（5,400平方フィート）
最大標高	−750メートル（−2,460フィート）
最小標高	−900メートル（−3,000フィート）

ロストシティ熱水フィールドは、単にロストシティとも呼ばれ、大西洋のアトランティス山塊の中央大西洋海嶺とアトランティストランスフォーム断層の交差点に位置するアルカリ性海洋 熱水噴出孔のエリアです。ここは、超塩基性岩石をホストとする活動的および非活動的な蛇紋岩化作用が長期間にわたって継続している場所で、^{[1]微生物の生命に不可欠な}メタンや水素などの多くの単純な分子を非生物的に生成しています。そのため、地球や地球に似た他の惑星の生命の起源を調査するのに最適な場所として、科学的関心を集めています。^[2]

失われた都市は、2000年12月4日に、RVアトランティスの航海AT03-60でDSVアルビンとROVアルゴIIによって初めて特定されました。^{[3] [4]}航海は34日間続き、その間に写真と通気孔のサンプルが採取されました。^[5]

失われた都市の発見を受けて、国立科学財団は2003年にアルビンと自律型探査機ABEを使用して科学的サンプル採取と噴出孔域の高解像度の水深測量図の作成に重点を置くために、2回目の32日間の航海（AT07-34）に資金を提供した。 ^[6] ABEはフォローアップ訪問を含む合計17回の潜水遠征に参加し、山塊の3.3平方キロメートル（1.3平方マイル）の水深測量プロファイルを作成した。^[7]

統合海洋掘削プログラムによる最初の訪問は2004年後半に行われた第304次遠征で、アトランティス山塊に一連の穴が掘られ、その場所から大きな岩石コアが採取されました。 ^{[8] [9]} 2005年初頭には第305次遠征が、2012年には第340T遠征が続きました。^[10]

2005年7月、ロストシティはアメリカ海洋大気庁のロナルド・H・ブラウン号に搭載されたヘラクレス号とアーガス号によって9日間にわたって探査され、その映像はシアトルのワシントン大学にライブ配信された。^{[6] [11]ロストシティは}アカデミック・ムスティスラフ・ケルディシュ号の第50航海でも探査され、噴出孔フィールドの南側の斜面下方の探査に重点が置かれた。^[12]同年5月、RV ノール号はアトランティス山塊へ航海し、潜在的な地震活動の水中音響測定を行った。 [ 13 ^{] [14]}さらに、フランスのEXOMAR航海は、深海環境における極限環境生物の多様性を研究するために、2005年7月と8月にラタランテ号で実施された。 ^[15]

2015年には国際海洋探検計画の第357次遠征隊が来訪し、アトランティス山塊での掘削に重点を置き、軸外循環の調査が行われた。^{[16] [17] 9か所の異なる地点からコアが採取され、}ニスキン採集器でサンプルが採取された後、一連のボーリング孔が残された。2か所にボーリング孔プラグが設置され、将来のボーリング孔流体のサンプル採取が可能となった。

2018年7月と8月には、フランスのTRANSECT航海がラタランテでROV VICTORを利用して実施され、様々な計測とサンプルを収集した。^[18]翌月、アメリカの航海AT42-01、愛称はReturn to the Lost City が、何年もぶりに噴出孔フィールドを再訪するために実施され、2000年の最初の発見チームのメンバーの多くが参加した。 ^{[19] [20]} ROV Jason IIとCTD Niskinロゼットを使用して、写真、周囲のガス、培養用の細胞、岩石、噴出孔流体、周囲の海水サンプルが収集された。^[21]このミッションの主な目的は、微生物のエネルギー源を研究するための生物学的および地球化学的サンプルを収集することだった。彼らはまた、2015年のボーリング調査に続き、掘削された穴から残留流体を採取しようとした。

2023年3月、 RVファルコール・トゥーの最初の航海が実施され、大西洋中央海嶺沿いのロストシティと同様の熱水活動を探すために、新しい現場メタンセンサーが配備されました。ROVの潜水はシュミット海洋研究所のウェブサイトでライブストリーミングされました。 ^[22]この航海は4月11日に終了し、新しい黒煙噴出孔が特定されました。^[23]

ロスト・シティは北大西洋の海底山アトランティス・マシフに位置し、大きさはレーニア山とほぼ同じです。^[24]この場所は長寿命の噴出孔場と言われており、放射性炭素年代測定によるこの場の最古の煙突堆積物では12万年以上古いと推定されています。^[1]しかし、これは200万年も古いとされるアトランティス・マシフ自体の年代よりも大幅に新しいものです。^[25]ロスト・シティはマシフの頂上から約70メートル（230フィート）下の棚に位置し、深さは約750～900メートル（2,460～2,950フィート）で、面積は約500平方メートル（5,400平方フィート）です。^{[26]マシフ自体は、他の多くの}海洋核複合体と同様の方法で形成された可能性があります。

ロストシティは、南側の険しい崖、煙突、そして年月とともに崩壊した煙突から堆積した炭酸塩物質の山が目立つ場所です。岩石の種類としては、角礫岩、斑れい岩、ペリドタイトが主流で、海底地形が急峻になるにつれて岩石崩壊が起こりやすくなります。^[7]過去に岩石崩壊が起こったことは、山塊の斜面に豊富な断崖があることで明らかです。岩石は、フィールドの境界となる 60 度以下の急勾配の領域に蓄積する傾向があり、ロストシティからの距離に応じて 石化する可能性があります。

活動中および休止中の30の火口煙突のうち、ポセイドンは火口領域内で最大かつ最も研究されている。^{[24] [7]} ポセイドンは高さ約60メートル（200フィート）、幅約100メートル（330フィート）で、高温の流体を噴出する多数の開口部がある。発見時の独特の形状から「ビーハイブ」というニックネームが付けられた火口は、高さ約1メートルで、ポセイドンの南側にある。さらに、ポセイドンの北側には高さ約8メートル（26フィート）のIMAXタワーがそびえ立っているが、煙突には高さ30メートル（98フィート）にもなる石筍のような突起物がある。IMAXには、高温の漏れ出る流体を捕らえる大きなフランジがあり、その中に非常に明らかなバイオフィルムが作用している。

ポセイドンの東にあるライアンやネイチャーなどの他の煙突もフランジと蜂の巣のような構造をしているが、ポセイドンよりもかなり小さく、排気量もかなり少ない。ポセイドンの南約100メートル（330フィート）にいくつかの休止中の排気口があるが、高さは数メートルしかない。^[7]

山塊はゆっくりと、あるいは極めてゆっくりと拡大する中心に位置しているため、多数の断層が火道場を貫いている。^[25]多くの断層、特に南側にある断層は、岩屑に隠れる高角度の正断層である。発見された火道のほとんどは、おそらく火道場の下の断層線の向きにより、東から西に走る傾向がある。^[7]

2つの消滅した噴出域は、中央噴出域の西約300メートル（980フィート）と南西約450メートル（1,480フィート）に位置し、水深1,000メートル（3,300フィート）以上にある。これらの噴出域はポセイドンと似た形状の非活動的な噴出域で、崖錐（がれき）堆積物によって中央噴出域から隔てられているが、それほど積極的に探査は行われていない。採取されたサンプルの年代から、高温の流体が南から北へ移動し、現在ポセイドンがある場所に移動したと推測されている。^[7]

ストロンチウム、炭素、酸素 同位体のデータと放射性炭素年代測定により、ロスト シティでの蛇紋岩化反応による少なくとも 30,000 年間の熱水活動が記録されており、ロスト シティは既知のすべての黒色噴出孔よりも少なくとも 2 桁古いことがわかります。

ロスト シティのようなアルカリ性熱水噴出孔は、火山性黒色噴出孔と表面的にしか関連がありません。この 2 つのタイプの噴出孔は、類似点よりも相違点によって説明される方が適切でしょう。どちらのタイプも海洋拡大中心の近くでよく見られますが、アルカリ性熱水噴出孔は火山活動によって生成されるものではありません。周囲の水にメタンと二原子水素を放出しますが、火山性黒色噴出孔の主な排出物である二酸化炭素、硫化水素、金属を大量に生成することはありません。2 つのタイプの噴出孔の周囲の水の温度と pH も大幅に異なります。

アトランティス山塊は、大西洋中央海嶺の超塩基性海洋核複合体として説明されており、上部マントル岩石は海洋拡大中心に関連する地殻伸張による断層運動により海水にさらされている。^[27]拡大速度はおよそ12 mm/年と推定され、低速拡大海嶺に分類される。^{[28]この山塊では、}リヒターマグニチュード4および4.5の地震活動が検出されている。^[14]

ロストシティで発見された主な鉱物は超塩基性鉱物で、主にオリビンと輝石で構成され、シリカ含有量はごくわずかです。ペリドタイト（主にスピネルハルツバージャイト）鉱物は蛇紋岩化作用を受けて磁鉄鉱と蛇紋石鉱物を形成します。^[7]噴出流体中に二酸化炭素や金属がほとんどまたは全く放出されないため、ロストシティは非喫煙者のように見え、煙のような外観を与える粒子はほとんどありません。

間隙水が地表に浸透して地表に戻ると、炭酸カルシウムが溶液から沈殿してアラゴナイト、ブルーサイト、方解石の煙突が形成される。新しい煙突は主にブルーサイトとアラゴナイトで、白く薄片状の外観をしている。噴出孔が成熟するにつれて、沈殿物が流体の経路を塞ぐため多孔性が低下する。鉱物組成が変化し、アラゴナイトに続いて方解石とブルーサイトが溶解により除去され、煙突は灰色または茶色に暗くなる。^[29]

アトランティストランスフォーム断層の側では、アトランティス山塊の壁は海抜約740メートル（2,430フィート）下で終わっており、そこでは岩石の種類が、タルク、トレモライト、リボン状蛇紋石などの変形組織鉱物を含むさまざまなマイロナイト岩に変形しています。^[7]

ロスト シティは、蛇紋岩化反応によってメタンと水素が生成されることから、非生物的メタン生成と水素生成の研究に適した場所です。フィッシャー トロプシュ反応を補足します。

反応は発熱反応であり、反応加熱によって周囲の水を温めますが、流体の温度は他の熱水システムと比較すると比較的低い（40°～90 °C）。^[30]さらに、局所的なpHが9を超える値に上昇し、炭酸カルシウムの沈殿が可能になります。蛇紋岩化が特に広範囲に及ぶため、二酸化炭素濃度も非常に低くなります。温度と二酸化炭素濃度が低く、プルームの硫化水素と金属含有量が低いため、CTD測定や光学後方散乱法では噴出口を特定するのが難しくなります。

ロスト シティとその他の熱水噴出孔系は、ロスト シティの独特な化学反応により、非常に多様な生命体を支えています。さまざまな微生物が噴出孔の中、上、周囲に生息しています。メタノサルシナール類のような古細菌は、噴出孔内で厚いバイオフィルムを形成し、水素とメタンを食べて生きています。バシロタ類に関連する細菌も噴出孔内に生息しています。噴出孔の外部では、新しく記載された ANME-1 を含む古細菌と、シュードモナドタを含む細菌が、メタンと硫黄を主なエネルギー源として酸化しています。^{[引用が必要]}

ロストシティには、小さなサンゴ、巻貝、二枚貝、多毛類、端脚類、貝形動物など、炭酸塩構造に関連するさまざまな小型無脊椎動物も生息しています。^{[要出典]炭酸塩の煙突には}デスモフィルムサンゴや線虫が生息しているのが観察されています。^{[31]ただし、典型的な黒煙噴出孔に多く生息するチューブワームやシャコガイなどの他の動物は、ロストシティにはいません。}カニ、エビ、ウミウチワ、クラゲなど、さまざまな生物も現場で観察されています。

噴出孔周辺では大型動物はまれですが、大型生物が時折この場を訪れます。訪問者には、レックフィッシュ、グレネードフィッシュ、さらにはサメも含まれます。ロストシティ場では、深さが-120メートル（-390フィート）から-4,800メートル（-15,700フィート）と非常に広範囲にわたるアロートゥースウナギが観察されています。^[31]

ロスト シティは、地質学者、化学者、生物学者に、極限環境における生命や、蛇紋岩化によるメタンと水素の非生物的生成によって引き起こされるその他のプロセスを研究するための実用的な生態系を提供します。

ロストシティの熱水噴出孔は、太平洋のニューカレドニア付近にあるプロニー湾の熱水噴出孔と多くの共通点がある。どちらも適度な温度で、水素ガスとメタンが豊富に生成される場所である。しかし、プロニー湾はロストシティ（約800メートル（2,600フィート））よりもかなり浅く（50メートル（160フィート）未満）、極限環境細菌のアルカリフィラス・ハイドロサーマリスを含むユニークな生物が生息している。^[32]

もう一つのアルカリ性熱水噴出孔であるストリタン熱水フィールドは、アイスランドの北海岸沖で確認されています。^[33]このフィールドはかなり浅く、流体は主に淡水の陸水によって供給されています。

カリブ海にあるフォン・ダム・ベント・フィールドも海洋コア複合体の上に位置しています。

若い地球の海にあった同様のアルカリ性熱水噴出孔の古代版がすべての生命の誕生の場であり、惑星の原始的な自然発生を構成していたという推測が提示されている。生成された自由水素ガス、鉄硫黄世界理論と一致する金属触媒、塔の微細細胞物理的構造、利用可能な熱水エネルギーは、最も原始的な微生物と有機分子の生成に共通する非光合成エネルギーサイクルの始まりの環境を提供した可能性がある。^{[34] [35]}このようなアルカリ性噴出孔の微細構造は「生命の起源にとって理想的な孵化場を提供する相互接続された区画を示している」。^[36]

これらのアルカリ性熱水噴出孔は、アセチルチオエステルを継続的に生成し、より複雑な有機分子の出発点と、それらを生産するために必要なエネルギーの両方を提供します。しかし、この考えは東京工業大学地球生命研究所（ELSI）の日本人研究者によって否定されました。彼らは、チオエステル加水分解の自由エネルギー変化が高く、それに伴う平衡定数が低いため、これらの種がロストシティフィールドに非生物的に有意な程度に蓄積された可能性は低いことを示しました。^[37]

ロストシティの状況は、さまざまな種類の極限環境微生物が存在するため、特に懸念される。ロストシティの微生物は多極限環境微生物であり、太陽光のない環境における好アルカリ性、中程度の好圧性、好熱性の説明に適合する。さまざまな極限環境微生物の要素の組み合わせは、ロストシティの生物が他の場所よりも極限的であることを示唆しており、生命の要件に関する研究の特に興味深い対象となっている。^[38]

蛇紋岩化に必要なのはカンラン石と海水だけなので、ロスト・シティのような場所は理論的にはエウロパやエンケラドゥスのような液体の水がある地球外天体に存在する可能性がある。

ロスト・シティはディズニーの 3D IMAX映画『エイリアン・オブ・ザ・ディープ』に登場します。^{[39] IMAXフランジはドキュメンタリーが公開される前は名前がありませんでした、しかし映画の中で非常に目立ち、その後}劇場で上映されるビデオフォーマットのニックネームが付けられました。

ロスト・シティはBBCのドキュメンタリー『ブルー・プラネットII』の第2話にも登場している。^[40]

ロストシティ熱水地帯の炭酸塩岩の尖塔はユネスコの保護希望リストに載っている。^[41]

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