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海洋掘削計画（ODP）は、地球の海洋盆地の構成と構造を探査・研究するための国際プロジェクトの一環でした。この共同研究は数十年にわたり、海洋プロセスへの理解を深め、地球科学の様々な分野を発展させる包括的なデータを生み出しました。
海洋掘削は、1957年に米国が地球の地殻に掘削を試みたプロジェクト・モホールから始まった。 [ 1 ]当時、プレートテクトニクスの知識不足など、海洋や地質学的プロセスに関する科学的理解はほとんどなかった。[ 2 ]このプロジェクトは資金不足のため短期間で終わったが、これらのプロセスに関する知見をもたらし、海洋掘削とその関連発見に対する人々の関心を喚起した。[ 2 ]
この予備プロジェクトに続き、複数の国が協力して、40年以上にわたって実施された3つの海洋掘削プロジェクトに貢献した。
最初に行われたのは、1968年から1983年にかけて実施された深海掘削計画（DSDP）です。 [ 1 ] [ 2 ]この計画は、ラモント・ドハティ地球観測所、マイアミ大学海洋科学研究所、スクリップス海洋研究所、ウッズホール海洋研究所など、米国の研究機関や大学のパートナーシップである深海地球サンプリングのための共同海洋学機関（JOIDES）によって推進されました。[ 1 ] [ 2 ] DSDPは、油圧ピストンコアラーなどの特定の技術的進歩を利用した探査プロジェクトであり、海洋プロセスに関するさらなる仮説につながりました。[ 2 ]
ODPは1984年から2003年までDSDPに続いて実施された。[ 1 ] [ 2 ]
最後のプログラムは統合国際深海掘削計画（IODP）で、2013年に完了しました。[ 1 ] [ 2 ]これらのプロジェクトは、オーストラリア、カナダ、ドイツ、フランス、日本、英国を含む国際的な取り組みでした。さらに12か国がIODPを支援するために設立された欧州海洋研究掘削コンソーシアム（ECORD）を結成しました。[ 2 ] [ 3 ]
DSDPと比較すると、ODPはより意欲的で組織的なプログラムであった。ODPを主導する機関は、海洋掘削技術の向上と事業の拡大を計画した。[ 4 ] ODPの掘削作業はテキサスA&M大学が行い、坑内検層はコロンビア大学ラモント・ドハティ地球観測所が行った。 [ 1 ]プログラムの資金の大部分は国立科学財団から提供され、約3分の1は国際的な協力者から提供された。[ 2 ]
ODPは海洋掘削の範囲を拡大するという野心を持っていたため、DSDPで使用された船であるグロマー・チャレンジャーよりも高度な掘削技術と研究所を備えた船が必要だった。[ 1 ]このプログラムにはセドコ/BP 471掘削船が選ばれ、より高度な掘削技術でアップグレードされた。[ 4 ]元々は1978年にノバスコシアで建造されたこの船は、セドコ・フォレックスとブリティッシュ・ペトロリアム・コーポレーション（ BP ）の両社が所有していた。[ 4 ]
船のアップグレードにより、より深い掘削、より高度な実験室分析、より過酷な環境への耐性が可能になった。[ 4 ]船に搭載されたドリルストリングは、最小降伏強度が1平方インチあたり14万ポンドで、3万フィートまで到達することができた。[ 4 ]この船は1万4千人の居住コミュニティを支えるのに十分な電力を備えており、速度と掘削能力の向上を可能にした。[ 4 ]船内の実験室には高度な科学機器が備えられており、14万5千平方フィートの広さがあり、当時最も近代的な浮体式地質学実験室であった。[ 4 ]
ODPで実施された具体的な技術的進歩の一つはCORKであり、1989年に開始されたODPの期間中に18の孔で使用された。[ 5 ] CORKは、掘削孔を密閉してさらなる観測を可能にする長期水文地質モニタリングシステムである。[ 5 ] CORKは、システムを孔内に密閉する本体とデータログおよびセンサーシステムの2つの部分から構成されている。[ 5 ]掘削されたボーリング孔が密閉されないまま放置されると、地下環境が乱され、将来的にモニタリングできなくなる。[ 5 ] CORKを使用して孔を密閉することで、環境平衡が再確立され、観測によって地下の水文地質学的プロセスについての理解が深まった。[ 5 ]
ODPをはじめとする海洋掘削計画は、地球化学、生物学、その他の関連する地球科学分野にわたる海洋プロセスに関する理解を大幅に向上させる証拠をもたらした。
ODPからの証拠は、地球全体のプロセスに対する理解を深めることにつながった。最も重要なのは、海底拡大に関するこれまでの理論が確認されたことである。[ 1 ]さらに、科学者たちは海洋リソスフェアの構造や組成、形成過程などに関する知見を得た。[ 1 ] ODPは、リソスフェアの組成が近隣の海底拡大との近さによって変化するという証拠を提供した。[ 1 ]また、これらの探査から得られた地質学的証拠は、地球の気候と海洋の歴史に関するより詳細な理解をもたらし、古海洋学と古気候学の分野を発展させた。[ 1 ]
地球の磁場は、流体状の外核における対流によって生成されます。過去には、この磁場は北極と南極が反転する反転を経験してきました。これらの反転の証拠は堆積物中に含まれており、ODPからのサンプルはより正確な地質年代尺度につながりました。[ 1 ] [ 2 ]
高圧かつ低温の特定の地下環境では、メタンや二酸化炭素などの一部のガスが水と結合して氷のような物質を形成することがあります。[ 1 ] ODPのブレイクリッジの第164航海は、ガスハイドレートに焦点を当てた最初の場所でした。[ 1 ]ガスハイドレート堆積物の回収は、それらが形成される特殊な条件のため困難であり、回収プロセス中に材料が失われました。[ 1 ]ガスハイドレートを抽出することなく現場データを取得するために新しい技術が使用されました。 [ 1 ] ODP以前は、科学者はガスハイドレートの形成量と場所について漠然とした推定しかしていませんでした。このプログラムからのデータは確実性を高め、ガスハイドレートの分布に関するより具体的な証拠を提供しました。[ 1 ]
冷たい海水が熱水噴出孔から海洋地殻に流れ込むと、地下のマグマによって加熱され、噴出孔から噴出します。[ 1 ]このプロセスは海底下の水と岩石の反応によって引き起こされるため、ODPからの証拠はこれらの反応の理解を深めることにつながっています。[ 1 ]これは、海洋化学全体と海洋と地殻の相互作用を理解する上で不可欠です。 [ 1 ]
ODP以前は、海底下の堆積物に細菌群集が存在するかどうかを裏付ける決定的な証拠はほとんどありませんでした。[ 6 ] ODPの14のサイトは細菌の研究に特化しており、プログラムの技術により、乱されず汚染されていないコアサンプルを採取して、細菌群集とその活動を正確に調査することができました。[ 6 ]
ODPからの証拠は、生物活動が地球の表面付近に集中しているという予想に反していた。[ 6 ]大規模な個体群が発見され、世界のバイオマス推定値に約10%が加算された。[ 6 ]細菌個体群の豊富さは深度とともに減少し、深部の細菌は成長速度が遅かった。[ 6 ]このような全体的な傾向にもかかわらず、深部で細菌個体群が繁栄することを可能にする特定の地球化学的条件と熱生成プロセスがあった。 [ 6 ]例えば、ガスハイドレート鉱床の近くでは、有機炭素が豊富に存在するため、メタン酸化速度が増加した。[ 1 ] [ 6 ]さらに、地下の細菌では、地表付近の細菌と比較して、メタン生成と酢酸代謝の速度が増加した。 [ 6 ]
調査されたもう 1 つの生物学的プロセスは、これらの細菌集団の運動性でした。科学者たちは、細菌が堆積物に閉じ込められているのか、それとも地下を自由に移動できるのかをよりよく理解したいと考えていました。 [ 6 ] ODP からの証拠は、表面に近い細菌は運動性があるのに対し、より深い堆積物中の細菌は堆積速度に追いつけず埋没してしまうことを示しました。[ 6 ]
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