南太平洋環流

南太平洋環流は、地球の回転する海流システムの一部であり、北は赤道、西はオーストラリア、南は南極環流、東は南アメリカに囲まれています。 ^[1]南太平洋環流の中心は海洋の到達不能極であり、地球上で大陸や海洋の生産地域から最も遠い場所であり、地球最大の海洋砂漠と見なされています。^[2]面積は3,700万平方キロメートルで、地球の海面の約10％を占めています。^[3]地球の他の4つの環流と同様に、この環流には、南太平洋ゴミベルトとして知られる遠洋プラスチック、化学スラッジ、その他のゴミが集中している領域があります。^[4]

地球の貿易風とコリオリの力により、南太平洋の海流は反時計回りに循環します。海流は環流の中心を栄養塩の湧昇から隔離する働きをし、卓越風に塵を供給する南半球の陸地が比較的少ないため、風によってそこに運ばれる栄養塩はほとんどありません (風成プロセス) 。この地域の栄養塩レベルが低いため、海面の一次生産性が極端に低く、続いてマリンスノーとして海底に沈降する有機物質のフラックスが非常に低くなります。生物起源および風成堆積物のレベルが低いため、海底への堆積物は非常にゆっくりと蓄積されます。南太平洋環流の中心では、堆積速度は 100 万年あたり 0.1 ～ 1 m (0.3 ～ 3.3 フィート) です。堆積物の厚さ（基盤玄武岩から海底まで）は1～70mで、環流の中心に近づくほど堆積物は薄くなります。南太平洋環流への粒子の流入量が少ないため、そこの水は世界で最も透明度の高い海水となっています。^[2]

海底下の海洋堆積物と周囲の間隙水には、珍しい海底下生物圏が含まれています。埋没有機物の量が極めて少ないにもかかわらず、微生物は堆積物柱全体に生息しています。平均細胞数と純呼吸率は、これまで研究された他のどの海底下生物圏よりも数桁低いです。^[2]

南太平洋環流の海底下生物群集は、堆積柱全体に酸素が含まれているという点でも珍しい。他の海底下生物圏では、微生物の呼吸によって有機物が分解され、海底近くの酸素がすべて消費され、堆積柱の深部は無酸素状態になる。しかし、南太平洋環流では、有機物レベルが低く、呼吸速度が低く、堆積物が薄いため、堆積柱全体の間隙水に酸素が供給される。^[5] 2020年7月、海洋生物学者は、この地域の海底下250フィートの有機物の少ない堆積物で、主に「準仮死状態」の好気性 微生物が発見され、これまでに発見された中で最も長生きする生命体である可能性があると報告した。^{[6] [7]}

南太平洋環流のような貧栄養海洋地域の有機物の少ない堆積物中の底生微生物は、放射性 水素（H2 _）を主要なエネルギー源として代謝すると考えられている。^{[8] [2] [9]}

南太平洋環流（SPG）およびその他の亜熱帯環流内の海洋地域は、表層海洋の一次生産性が低い、つまり貧栄養であることが特徴である。SPGの中心は大陸から最も遠い海洋地域であり、地球上で最も透明度の高い海水^{[2]があり、クロロフィル含有量は 1 m3}あたり 0.14 mg 以上である^[2]。生物ポンプを介して下にある深海堆積物に輸出される炭素はSPGでは限られているため、堆積速度は大陸縁辺部などの生産ゾーンよりも桁違いに低くなる。^[2]

通常、深海の底生微生物は表層水から排出される有機炭素を利用します。堆積物に有機物が乏しい貧栄養地域では、表層下の底生生物は分子状水素（H2）などの他の一次エネルギー源を利用します_。 [ ^{10] [8] [2] [9]}

海底堆積物中の天然のウラン（²³⁸ Uと²³⁵ U）、トリウム（²³² Th ）、カリウム（⁴⁰ K ）の放射性崩壊は、 α、β、γ線をまとめて間隙水に照射します。照射により水分子がイオン化して分解し、最終的にH ₂が生成されます。この反応の生成物は、水性電子（e ⁻ _aq）、水素ラジカル（H·）、陽子（H ⁺）、およびヒドロキシルラジカル（OH·）です。^[9]ラジカルは反応性が高く、寿命が短く、再結合して過酸化水素（H ₂ O ₂）と分子状水素（H ₂）を生成します。^[10]

_{海底堆積物中の放射性水素}生成量は、存在する放射性同位元素の量、堆積物の多孔度、および粒径に依存します。これらの基準は、深海粘土や珪質軟泥などの特定の堆積物タイプが、他の海底地層と比較して放射性水素生成が高い可能性があることを示しています。_[ ^9]また、放射性水素_生成は、海底下の基盤玄武岩への海水侵入でも測定されています。^[10]

_{放射線分解水素を}利用するのに最も適した微生物は、クナルガス反応を介して分子状水素を酸化することでエネルギーを得るクナルガス細菌、岩石自栄養生物である。^[11]

SPG の貧栄養領域から採取した堆積物コアの表層では、O _{2 が}微生物代謝に使われる主要な電子受容体です。O ₂濃度は表層堆積物 (最初の数デシメートル) でわずかに減少し、深部まで変化しません。一方、硝酸塩濃度は下に向かってわずかに増加するか、堆積物柱内では海底より上の深海とほぼ同じ濃度で一定のままです。表層で測定された O ₂の負のフラックスは、上空の海洋からわずかに堆積した有機物を酸化している好気性微生物の数が比較的少ないことを示しています。細胞数が極めて少ないことから、これらの表層堆積物には微生物が少量存在していることが裏付けられます。対照的に、SPG の外側の堆積物コアでは、それぞれ海底下 1 メートル (mbsf) と 2.5 mbsf で O ₂と硝酸塩が急速に除去されています。これは、好気性および嫌気性の両方の微生物活動がはるかに活発である証拠です。^{[9] [2]}

_{放射線分解によるH 2} (電子供与体)の生成は、0.5 O ₂ (電子受容体)の生成と化学量論的にバランスが取れているため、水の放射線分解とクナルガス細菌の両方が同時に発生した場合、基質内で測定可能なO ₂のフラックスは予想されません。^{[9] [2]そのため、放射線分解によるH} ₂生成の発生が知られているにもかかわらず、SPGコア内の分子状水素は検出限界以下であり、表層下の低有機海底堆積物ではH ₂が主要なエネルギー源であるという仮説につながります。^{[9] [2] [8]}

衛星データ画像では、環流の一部の領域が周囲の透明な青い水よりも緑色であることが示されており、これはしばしば、生きている植物プランクトンの濃度が高い領域であると解釈される。しかし、より緑色の海水には必ず植物プランクトンが多く含まれるという仮定は、必ずしも正しいわけではない。南太平洋環流にはこれらの緑色の水の斑点があるにもかかわらず、生物の成長はほとんどない。代わりに、いくつかの研究では、これらの緑色の斑点は海洋生物の蓄積された廃棄物の結果であると仮定している。南太平洋環流の光学特性は、ほとんど未調査のままである。^[13]

南太平洋ゴミベルトは、海洋の遠洋域内で海洋ゴミやプラスチック粒子による汚染が増加している海域である。この地域は南太平洋環流の中にあり、南太平洋環流自体はオーストラリア東の海域から南米大陸まで、北は赤道まで、南は南極周極海流に達するまで広がっている。^[14]海中でのプラスチックの分解も、この地域の有毒物質レベルの上昇につながる。^[15]ゴミベルトは2017年半ばに確認され、 2007年の太平洋ゴミベルトの状態と比較され、前者の方が10年若いとされている。南太平洋ゴミベルトは衛星では見えず、陸地でもない。ほとんどの粒子は米粒よりも小さい。^[16]ある研究者は「このマイクロプラスチックの雲は垂直にも水平にも広がっている。ゴミベルトというよりはスモッグに近い」と述べた。^[16]

• ダニング、ブライアン(2008 年 12 月 16 日)。「Skeptoid #132: サルガッソー海と太平洋ゴミベルト」。Skeptoid。