Loading article…
熱水噴出孔は、地熱で温められた水が噴出する海底の亀裂である。これらは、火山活動が活発な場所、中央海嶺、海盆、ホットスポットでプレートが離れている地域でよく見られる。[1]活発な噴出孔の場所で熱水が世界中の海洋全体に拡散すると、熱水プルームが発生する。熱水鉱床は、熱水噴出孔の作用によって形成された岩石および鉱石鉱床である。
熱水噴出孔が存在するのは、地球が地質学的に活発であり、表面と地殻内に多量の水があるためである。海中では、熱水噴出孔はブラックスモーカーまたはホワイトスモーカーと呼ばれる地形を形成し、世界中の海洋にさまざまな元素を供給し、地球規模の海洋生物地球化学に貢献している。深海の大部分と比較して、熱水噴出孔周辺の領域は生物学的に生産性が高く、多くの場合、噴出孔流体に溶解した化学物質によって活性化された複雑なコミュニティをホストしている。熱水噴出孔周辺で見つかった化学合成細菌と古細菌は食物連鎖の基盤を形成し、巨大なチューブワーム、ハマグリ、カサガイ、エビなどの多様な生物を支えている。活発な熱水噴出孔は木星の衛星エウロパと土星の衛星エンケラドゥスに存在すると考えられており、[2] [3]火星にも古代の熱水噴出孔が存在したと推測されている。[1] [4]
熱水噴出孔は、原始生命の誕生と生存にとって重要な要素であったと仮説が立てられてきた。これらの噴出孔の条件は、生命にとって重要な分子の合成を促進することがわかっている。アルカリ性熱水噴出孔や超臨界 CO2を含む噴出孔など、特定の噴出孔は、これらの有機分子の形成に有利であることを示唆する証拠もある。しかし、生命の起源は広く議論されているテーマであり、相反する見解も数多くある。
物理的特性
深海の熱水噴出孔は、通常、東太平洋海嶺や大西洋中央海嶺などの中央海嶺に沿って形成されます。これらは、2つのプレートが分岐し、新しい地殻が形成されている場所です。[5]
海底熱水噴出孔から噴出する水は、主に断層や多孔質堆積物または火山地層を通して火山体近くの熱水系に引き込まれた海水と、湧昇するマグマによって放出されたマグマ水で構成されています。[1]陸上の[説明が必要]熱水系では、噴気孔と間欠泉系内を循環する水の大部分は、地表から熱系に浸透した天水と地下水ですが、マグマによって放出される変成水、マグマ水、堆積性地層塩水も一部含まれています。それぞれの割合は場所によって異なります。[出典が必要]
これらの深さでの周囲の水温が約2℃（36℉）であるのに対し、これらの噴出口から噴出する水の温度は60℃（140℉）[6]から464℃（867℉）[ 7]までの範囲です。 [8]これらの深さでは静水圧が高いため、水はそのような温度では液体または超臨界流体として存在する可能性があります。[5] （純）水の臨界点は218気圧で375℃（707℉）です 。
しかし、流体に塩分を導入すると、臨界点はより高い温度と圧力に上昇します。海水 (3.2 wt. % NaCl) の臨界点は 407 °C (765 °F) および 298.5 bars であり、[9]海面下約 2,960 m (9,710 ft) の深さに相当します。したがって、塩分濃度 3.2 wt. % NaCl の熱水流体が 407 °C (765 °F) および 298.5 bars を超えて噴出する場合、その流体は超臨界状態にあります。さらに、噴出流体の塩分濃度は、地殻内の相分離により大きく変化することが示されています。[10]低塩分流体の臨界点は、海水よりも低い温度と圧力条件ですが、純水よりも高くなります。たとえば、塩分濃度 2.24 wt. % NaCl塩分濃度の臨界点は400 °C（752 °F）および280.5バールである。したがって、一部の熱水噴出孔の最も熱い部分から湧き出る水は、気体と液体の中間の物理的特性を持つ超臨界流体である可能性がある。[7] [8]
超臨界噴出の例は、いくつかの場所で見つかっている。シスター ピーク(コンフォートレス コーブ熱水地帯、4°48′S 12°22′W / 4.800°S 12.367°W / -4.800; -12.367、深さ 2,996 メートルまたは 9,829 フィート) は、低塩分の相分離した蒸気タイプの流体を噴出している。持続的な噴出は超臨界ではないことがわかったが、464 °C (867 °F) の短時間の注入は超臨界状態をはるかに上回っていた。近くの場所、タートル ピットは、低塩分の流体を 407 °C (765 °F) で噴出していることが判明しており、これはその塩分濃度での流体の臨界点を超えている。ケイマントラフのビーブと呼ばれる噴出孔は、海抜約5,000メートル（16,000フィート）にある世界で最も深い既知の熱水噴出孔であり、401℃（754℉）、2.3重量％のNaClで持続的な超臨界噴出を示しています。[11]
超臨界状態はいくつかの場所で観測されているが、超臨界噴出が熱水循環、鉱床形成、地球化学的フラックス、または生物活動の点でどのような意味を持つのかはまだわかっていない。[要出典]
噴出口の煙突の初期段階は、鉱物無水石膏の堆積から始まります。その後、銅、鉄、亜鉛の硫化物が煙突の隙間に沈殿し、時間の経過とともに多孔性が低下します。1日あたり約30cm（1フィート）の噴出口の成長が記録されています。 [12] 2007年4月にフィジー沖の深海噴出口を調査したところ、これらの噴出口が溶解鉄の重要な供給源であることがわかりました（鉄循環を参照）。[13]
黒人喫煙者と白人喫煙者
いくつかの熱水噴出孔は、ほぼ円筒形の煙突構造を形成します。これは、噴出孔流体に溶解した鉱物から形成されます。過熱された水が氷点下近くの海水に触れると、鉱物が沈殿して粒子を形成し、煙突の高さを増加させます。これらの煙突構造のいくつかは、高さが 60 メートル (200 フィート) に達することがあります。[14]このようなそびえ立つ噴出孔の例としては、オレゴン州近くの太平洋深海底にあった「ゴジラ」があります。これは 1996 年に倒壊するまで、高さ 40 メートル (130 フィート) まで上昇しました。[15]
黒人喫煙者
ブラックスモーカーまたは深海噴出孔は、海底で見つかる熱水噴出孔の一種で、通常は外洋域（水深2,500～3,000メートル（8,200～9,800フィート）に最も多く見られる）にあるが、より浅い水深や深海域にも存在する。[1]ブラックスモーカーは、黒い煙突のような構造で、黒い物質の雲を放出している。ブラックスモーカーは通常、硫黄を含む鉱物、つまり硫化物を多く含む粒子を放出する。ブラックスモーカーは、地球の地殻の下からの過熱水が海底を通過するときに、数百メートルの幅の領域に形成される（水温は400℃（752℉）を超えることがある）。[1]この水には、地殻からの溶解鉱物、最も顕著なのは硫化物が豊富に含まれる。冷たい海水と接触すると、多くの鉱物が沈殿し、各噴出口の周りに黒い煙突のような構造を形成します。沈殿した金属硫化物は、やがて巨大な硫化鉱床になります。大西洋中央海嶺のアゾレス諸島部分のいくつかの黒煙は、鉄分濃度が24,000μM のレインボーのように、金属含有量が非常に豊富です。[16]
ブラックスモーカーは、1979年にスクリップス海洋研究所の科学者らがRISEプロジェクト中に東太平洋海膨で初めて発見しました。[17]これらは、ウッズホール海洋研究所の深海潜水艇ALVINを使用して観測されました。現在、ブラックスモーカーは大西洋と太平洋の平均深度2,100メートル（6,900フィート）に存在することが知られています。最も北にあるブラックスモーカーは、5つのブラックスモーカーの集まりで、ロキの城と名付けられ、[18] 2008年にベルゲン大学の科学者らがグリーンランドとノルウェーの間の大西洋中央海嶺の北緯73度で発見しました。これらのブラックスモーカーは、地殻のより安定した領域にあり、地殻変動の力が弱く、その結果、熱水噴出孔の領域があまり一般的ではないため、興味深いものです。[19]世界で最も深いブラックスモーカーは、海面下5,000メートル（3.1マイル）のケイマントラフにあります。 [20]
白人喫煙者
ホワイトスモーカーの噴出口からは、バリウム、カルシウム、シリコンなどを含む明るい色の鉱物が噴出する。また、これらの噴出口は熱源から遠いため、噴出する煙の温度も低くなる傾向がある。[1]
黒い噴煙と白い噴煙は同じ熱水域に共存することがあるが、一般的にはそれぞれ主上昇帯の近位（近い）および遠位（遠い）の噴出口を表す。しかし、白い噴煙は主にそのような熱水域の衰退期に対応しており、マグマ熱源が次第に源から遠ざかり（マグマの結晶化による）、熱水流体はマグマ水ではなく海水が優勢になる。このタイプの噴出口からの鉱化流体はカルシウムに富み、主に硫酸塩に富む（すなわち重晶石および無水石膏）および炭酸塩の堆積物を形成する。[1]
熱水噴出物
熱水プルームは、活発な熱水噴出孔部位で熱水流体が上部の水柱に噴出する場所に現れる流体実体です。 [21]熱水流体は通常、海水とは異なる物理的特性 (温度、密度など) と化学的特性 ( pH、Eh、主要イオンなど) を持つため、熱水プルームは、酸化還元反応や沈殿反応など、いくつかの種類の化学反応を促進する物理的および化学的勾配を体現しています。[21]これらの反応のため、熱水プルームは、その物理的および化学的特性が海洋内の空間と時間の両方にわたって変化する動的な実体です。
熱水噴出孔流体の温度は、海底海水（約 4 °C）よりもかなり高い（約 40 ～ 400 °C 以上）ため、熱水流体は周囲の海水よりも密度が低く、浮力により水柱を上昇し、熱水プルームを形成します。したがって、熱水プルームが水柱を上昇する段階は、「浮力プルーム」段階として知られています。[21]この段階では、熱水プルームと周囲の海水との間のせん断力によって乱流が発生し、2 種類の流体の混合が促進され、熱水プルームが海水で徐々に希釈されます。[21]最終的には、希釈と、次第に温かくなる（密度が低い）上部の海水への上昇の相乗効果により、熱水プルームは海底からのある高さで中性浮力になります。したがって、熱水プルームのこの段階は、「非浮力プルーム」段階として知られています。[21]プルームが中性浮力になると、水柱を通って上昇し続けることはできなくなり、代わりに数千キロメートルにわたって海洋全体に横方向に広がり始めます。[22]
熱水プルームの物理的進化と同時に化学反応も起こる。海水は比較的酸化力の強い流体であるが、熱水噴出孔流体は典型的には還元性である。[21]そのため、多くの噴出孔流体に共通する水素ガス、硫化水素、メタン、Fe 2+、Mn 2+などの還元化学物質は、海水と混合すると反応する。H 2 S濃度の高い流体では、溶解した金属イオンであるFe 2+やMn 2+ が暗色の金属硫化鉱物（「ブラックスモーカー」を参照）として容易に沈殿する。[21]さらに、熱水プルームに取り込まれたFe 2+とMn 2+ は最終的に酸化されて、不溶性のFeおよびMn（オキシ）水酸化物鉱物を形成する。[23]このため、熱水の「近場」は金属の活発な酸化が起こっている熱水プルーム領域を指すのに対し、「遠場」という用語は金属の完全な酸化が起こっているプルーム領域を指すことが提案されている。[22]
識別と年代測定
熱水プルームで見つかったいくつかの化学トレーサーは、探索航海中に深海の熱水噴出孔の位置を特定するのに使用されています。熱水活動の有用なトレーサーは化学的に非反応性であるべきであり、そのため、噴出後のトレーサー濃度の変化は希釈のみによるものです。[21]希ガスの ヘリウムはこの基準に適合し、熱水活動の特に有用なトレーサーです。これは、熱水噴出により、地球内部からのみ得られる希少な天然のHe同位体であるヘリウム3の濃度が海水に比べて高くなるためです。 [21]このように、熱水プルームを介して海洋全体に3 Heが拡散すると、熱水噴出を示す異常な海水He同位体組成が生成されます。熱水活動のトレーサーとして使用できる別の希ガスはラドンです。天然に存在する Rn 同位体はすべて放射性であるため、海水中の Rn 濃度は He 同位体データと組み合わせることで、熱水プルームの年代に関する情報も提供できます。[21]この目的にはラドン 222同位体が利用されます。222 Rnは天然に存在するラドン同位体の中で最も半減期が長く、約 3.82 日だからです。[24]海水に比べて熱水噴出孔流体中に高濃度で存在する H 2、 H 2 S 、 CH 4などの溶存ガスやFe や Mn などの金属も、熱水プルーム、つまり活発な噴出の診断に役立つ可能性がありますが、これらの成分は反応性が高いため、熱水活動のトレーサーとしてはあまり適していません。[21]
海洋生物地球化学
熱水プルームは、熱水系が海洋の生物地球化学に影響を及ぼす重要なメカニズムである。熱水噴出孔は、 Fe、Mn、Cr、Cu、Zn、Co、Ni、Mo、Cd、V、Wなど、さまざまな微量金属を海洋に放出し、[25]その多くは生物学的機能を有する。[26]これらの金属は、水柱に排出されると、さまざまな物理的および化学的プロセスによって運命が制御される。熱力学理論に基づくと、 Fe 2+と Mn 2+ は海水中で酸化されて不溶性の金属（オキシ）水酸化物沈殿物を形成するはずであるが、有機化合物との錯形成やコロイドおよびナノ粒子の形成により、これらの酸化還元感受性元素は噴出孔から遠く離れた溶液中に浮遊したままになる可能性がある。[21] [23]
FeとMnは酸性の熱水噴出孔流体中の金属の中で最も高濃度であることが多い[25] 。両方とも生物学的に重要であり、特にFeは海洋環境では制限栄養素となることが多い。 [26]そのため、有機錯体形成によるFeとMnの遠距離輸送は、海洋金属循環の重要なメカニズムを構成する可能性がある。[22]さらに、熱水噴出孔は、地球の海洋の初期の化学進化と生命の起源に重要であった可能性があるMoなどの他の生物学的に重要な微量金属を高濃度で海洋に供給している（「生命の熱水起源説」を参照）。[25] [27]しかし、FeとMnの沈殿物は、水柱から微量金属を除去することで海洋の生物地球化学にも影響を与える可能性がある。鉄（オキシ）水酸化物鉱物の帯電表面は、海水からリン、バナジウム、ヒ素、希土類金属などの元素を効果的に吸着する。したがって、熱水プルームは海洋へのFeやMnなどの金属の純供給源となる可能性があるが、海水から他の金属やPなどの非金属栄養素を回収することもできるため、これらの元素の純吸収源となる可能性がある。[23]
熱水噴出孔の生物学
生命は伝統的に太陽のエネルギーによって動かされていると考えられてきたが、深海生物は太陽光にアクセスできないため、熱水噴出孔周辺の生物群は、生息する埃っぽい化学物質の堆積物や熱水流体に含まれる栄養素に依存しなければならない。以前、底生海洋学者は、深海生物と同様に、噴出孔生物も海の雪に依存していると想定していた。これでは、深海生物は植物に依存し、したがって太陽に依存することになる。一部の熱水噴出孔生物はこの「雨」を消費するが、そのようなシステムだけでは、生物はまばらになるだろう。しかし、周囲の海底と比較すると、熱水噴出孔帯の生物密度は 10,000 ～ 100,000 倍高い。これらの生物には、長い毛むくじゃらの腕を持ち、噴出孔の上に伸ばして餌を集めるイエティクラブが含まれる。[出典が必要]
熱水噴出孔は、一次生産が光ではなくエネルギー源として化学物質によって推進される（化学合成独立栄養）化学合成ベースの生態系（CBE）の一種として認識されています。[28]熱水噴出孔の生物が食料を化学合成細菌に依存しているため、熱水噴出孔の生物群集はこれほど多くの生命を維持することができます。熱水噴出孔からの水は溶解したミネラルが豊富で、大量の化学合成独立栄養細菌を支えています。これらの細菌は硫黄化合物、特にほとんどの既知の生物にとって非常に有毒な化学物質である硫化水素を使用して、化学合成プロセスを通じて有機物を生成します。
噴出孔は海洋における重要な鉄源として機能し、植物プランクトンに鉄を供給するため、噴出孔の生息環境への影響は、その周囲に生息する生物だけにとどまりません。[29]
生物群集
熱水噴出孔に関連する「現代の」生物群集の最古の確認された記録は、カリフォルニアのジュラ紀前期のフィゲロア硫化物です。 [30]このようにして形成された生態系は、主なエネルギー源として熱水噴出孔フィールドの継続的な存在に依存しており、太陽エネルギーに基づく地球上のほとんどの表面生物とは異なります。しかし、これらのコミュニティは太陽とは独立して存在するとよく言われますが、実際には一部の生物は光合成生物によって生成される酸素に依存しており、他の生物は嫌気性です。
化学合成細菌は厚いマット状に成長し、端脚類やカイアシ類などの他の生物を引き寄せ、細菌を直接食べます。カタツムリ、エビ、カニ、チューブワーム、魚類（特にウナギウナギ、ノドグロウナギ、ヘビウナギ目、Symphurus thermophilus）、タコ（特にVulcanoctopus hydrothermalis）などの大型生物は、一次消費者の上に捕食者と被食者の関係の食物連鎖を形成します。海底の噴出孔周辺で見つかる生物の主な科は、環形動物、有鉤類、腹足類、甲殻類で、大型二枚貝、蠕虫、および「目のない」エビが非微生物生物の大部分を占めています。[要出典]
.jpg/500px-Expl1534_(9734552643).jpg)
チューブワーム科のチューブワームは、最大種では体高が 2 メートル (6.6 フィート) を超えることもあり、熱水噴出孔周辺のコミュニティで重要な役割を果たすことが多い。チューブワームには口も消化管もなく、寄生虫のように組織内のバクテリアが作り出す栄養分を吸収する。チューブワームの組織 1 オンスあたり約 2,850 億個のバクテリアが見つかる。チューブワームは赤い羽毛を持ち、その中にはヘモグロビンが含まれている。ヘモグロビンは硫化水素と結合し、それをチューブワーム内部に生息するバクテリアに渡す。その代わりに、バクテリアは炭素化合物でチューブワームを養う。熱水噴出孔に生息する 2 種は、Tevnia jerichonanaとRiftia pachyptilaである。発見されたコミュニティの 1 つは「ウナギの街」と呼ばれ、主にウナギのDysommina rugosaで構成されている。ウナギは珍しくはないが、熱水噴出孔では無脊椎動物が優勢であるのが一般的である。イールシティはアメリカ領サモアのナファヌア火山の近くにあります。[31]
1993年には、すでに100種を超える腹足類が熱水噴出孔に生息していることがわかっていた。[32]熱水噴出孔では300種を超える新種が発見されており、[33]その多くは地理的に離れた噴出孔域で発見された他の種の「姉妹種」である。北アメリカプレートが中央海嶺を越える前は、東太平洋に単一の生物地理学的噴出孔域があったと提案されている。[34]その後の移動の障壁が、異なる場所の種の進化的分岐の始まりとなった。異なる熱水噴出孔間で見られる収斂進化の例は、自然選択理論と進化論全体の大きな裏付けと見なされている。
この深さでは生命は非常にまばらですが、ブラックスモーカーは生態系全体の中心です。太陽光は存在しないため、古細菌や極限環境生物など多くの生物が、ブラックスモーカーから供給される熱、メタン、硫黄化合物を化学合成と呼ばれるプロセスを通じてエネルギーに変換します。二枚貝やチューブワームなどのより複雑な生命体は、これらの生物を餌としています。食物連鎖の底辺にいる生物は、ブラックスモーカーの底にミネラルを堆積させることで、ライフサイクルを完了します。
メキシコ沖の水深2,500メートル（8,200フィート）のブラックスモーカー付近に生息する光合成細菌の一種が発見された。太陽光はそこまで海中に届かない。代わりに、 Chlorobiaceae科に属するこの細菌は、ブラックスモーカーからのかすかな光を光合成に利用する。これは、光合成に太陽光以外の光のみを利用する自然界で発見された最初の生物である。[35]
ブラックスモーカーの周辺では、新しい珍しい種が次々と発見されています。80 °C (176 °F) までの温度に耐えることができるポンペイワーム Alvinella pompejana は1980 年代に発見され、鱗足腹足類 Chrysomallon squamiferum は2001 年にインド洋のカイレイ熱水噴出孔フィールドへの探検中に発見されました。後者は、真皮の骨片(硬化した体の部分)の構造に、炭酸カルシウムではなく硫化鉄 (黄鉄鉱とグレイジャイト) を使用しています。2,500 m の水の極度の圧力 (約 25 メガパスカルまたは 250 気圧) は、生物学的目的で硫化鉄を安定化させる役割を果たしていると考えられています。この装甲板は、おそらくそのコミュニティの 捕食性カタツムリの有毒な歯舌（歯牙）に対する防御として機能していると考えられます。
2017年3月、研究者らは地球上でおそらく最も古い生命体の証拠を報告した。カナダのケベック州ヌヴァギットゥクベルトの熱水噴出孔の堆積物から、化石化した微生物と思われるものが発見された。これは42億8000万年前には生息していた可能性がある。これは44億年前に海洋が形成されてから間もなく、 45億4000万年前に地球が形成されてから間もなくのことである。[36] [37] [38]
動物と細菌の共生
熱水噴出孔の生態系は膨大なバイオマスと生産性を誇るが、これは噴出孔で発達した共生関係によるものである。深海熱水噴出孔の生態系は、前者では大型無脊椎動物の宿主と化学合成独立栄養微生物の共生関係が共生しているため、浅海や陸上の熱水噴出孔の生態系とは異なる。[39]深海熱水噴出孔には太陽光が届かないため、深海熱水噴出孔の生物は太陽からエネルギーを得て光合成を行うことができない。その代わり、熱水噴出孔で見つかる微生物は化学合成を行う。つまり、太陽からの光エネルギーではなく、硫化物などの化学物質のエネルギーを使って炭素を固定する。言い換えれば、共生生物は無機分子（H 2 S、CO 2、O）を有機分子に変換し、宿主がそれを栄養として利用するのである。しかし、硫化物は地球上のほとんどの生命にとって極めて有毒な物質です。このため、科学者たちは 1977 年に熱水噴出孔に生命が溢れていることを初めて発見したとき、驚きました。発見されたのは、噴出孔の動物のえらに生息する化学合成独立栄養生物 (内部共生) の普遍的な共生でした。これが、多細胞生物が噴出孔システムの毒性に耐えられる理由です。そのため、科学者たちは現在、微生物共生者が硫化物の解毒にどのように役立つか (したがって、宿主が毒性のある条件で生き残ることができるか) を研究しています。マイクロバイオームの機能に関する研究により、宿主に関連するマイクロバイオームは、宿主の発達、栄養、捕食者に対する防御、解毒にも重要であることが示されています。その見返りとして、宿主は共生者に炭素、硫化物、酸素などの化学合成に必要な化学物質を提供します。[要出典]
熱水噴出孔の生命研究の初期段階では、多細胞生物がこれらの環境から栄養素を獲得するメカニズムや、そのような極限状態で生き延びる方法についてさまざまな理論がありました。1977年には、熱水噴出孔の化学合成独立栄養細菌が懸濁物を食べる二枚貝の食事に寄与している可能性があるという仮説が立てられました。[40]
最終的に、1981年に、ジャイアントチューブワームの栄養獲得は化学合成独立栄養細菌の共生によって起こったことが分かりました。[41] [42] [43]科学者が熱水噴出孔の生命を研究し続けると、化学合成独立栄養生物と大型動物無脊椎動物種との共生関係は普遍的であることがわかりました。例えば、1983年には、ハマグリの鰓組織に細菌の共生細菌が含まれていることが確認され、[44] 1984年には、噴出孔のバチモディオリッドムール貝とベシコマイドガイにも共生細菌が含まれていることが分かりました。[45] [46]
しかし、生物が共生生物を獲得するメカニズムは異なり、代謝関係も異なります。たとえば、チューブワームには口も腸もありませんが、「栄養体」はあります。栄養体とは、チューブワームが栄養を扱い、共生生物が存在する場所です。また、チューブワームは明るい赤色の羽毛を持ち、これを使って栄養体内の共生生物に栄養を与える O、H 2 S、CO 2などの化合物を摂取します。驚くべきことに、チューブワームのヘモグロビン (ちなみに羽毛が明るい赤色なのはこれが理由です) は、酸素と硫化物は通常非常に反応性が高いにもかかわらず、硫化物による妨害や阻害を受けることなく酸素を運ぶことができます。2005 年に、これが可能になるのは、亜鉛イオンがチューブワームのヘモグロビン内の硫化水素と結合し、硫化物が酸素と反応するのを防ぐためであることが発見されました。また、チューブワームの組織が硫化物にさらされるのを防ぎ、細菌に硫化物を供給して化学合成独立栄養を行う。[47]また、チューブワームは2つの異なる方法でCO2を代謝し、環境条件の変化に応じて必要に応じて2つの方法を切り替えることができることも発見されている。[48]
1988年、研究により、大型の噴出孔軟体動物であるAlviniconcha hessleriにチオトロフィック（硫化物酸化）細菌が存在することが確認された。 [49]硫化物の毒性を回避するために、ムール貝はまずそれをチオ硫酸塩に変換してから共生生物に渡している。[50] Alvinocaridエビなどの運動性生物の場合、環境中で変動する好気性（酸素が豊富）/無酸素性（酸素が乏しい）環境を追跡する必要がある。[要出典]
熱水噴出孔の縁に生息するホタテガイなどの生物も、えらの中に共生細菌を保有しており、その結果、熱水噴出孔に近い生物に比べて細菌密度は低くなります。しかし、ホタテガイが栄養を得るために微生物共生細菌に依存する度合いも低くなります。[要出典]
さらに、すべての宿主動物が内部共生菌を持っているわけではなく、動物の体内ではなく動物の表面に共生菌を持つものもいます。大西洋中央海嶺の噴出口で見つかったエビは、噴出口での大型無脊椎動物の生存に共生が必要な例外であると考えられていました。しかし、1988年にエビがエピ共生菌を持っていることが発見され、状況は変わりました。[51]それ以来、噴出口の他の生物もエピ共生菌を持っていることが発見されており、[52]レペトドリリス・フセンシスなどです。[53]
さらに、一部の共生菌は硫黄化合物を還元しますが、他の共生菌は「メタン酸化菌」として知られ、炭素化合物、つまりメタンを還元します。バトモディオリッド貝は、メタン酸化菌の共生菌を含む宿主の一例ですが、後者は主に熱水噴出孔ではなく冷水湧出孔に生息します。[引用が必要]
深海で起こる化学合成により、生物は直接的な意味では太陽光がなくても生きられるが、海中の酸素は光合成の副産物であるため、技術的には生存のために太陽に依存している。しかし、太陽が突然消えて地球上で光合成が行われなくなった場合、深海の熱水噴出孔での生命は数千年（酸素が枯渇するまで）存続する可能性がある。[要出典]
生命の熱水起源説
熱水噴出孔の化学的および熱的ダイナミクスは、化学進化プロセスが起こるのに熱力学的に非常に適した環境を作り出します。したがって、熱エネルギーフラックスは永続的な要因であり、生命誕生前の化学反応を含む地球の進化に貢献してきたと仮定されています。[1]
ギュンター・ヴェヒタースハウザーは鉄硫黄世界理論を提唱し、生命は熱水噴出孔で発生した可能性があると示唆した。ヴェヒタースハウザーは、初期の代謝形態は遺伝学より前から存在していたと提唱した。代謝とは、他のプロセスで利用できる形でエネルギーを放出する化学反応のサイクルを意味していた。[54]
アミノ酸の合成は地殻深部で起こり、その後これらのアミノ酸が熱水とともに冷たい海に噴出され、そこで低温と粘土鉱物の存在によりペプチドと原始細胞の形成が促進されたという説がある。[55]これは魅力的な仮説である。なぜなら熱水噴出孔領域には CH 4 (メタン) と NH 3 (アンモニア) が豊富に存在し、地球の原始的な大気ではこのような条件が提供されなかったからである。この仮説の主な限界は、高温では有機分子が安定しないことであるが、生命は最高温度帯の外で発生したと示唆する者もいる。[56]現在、深海の噴出孔のすぐ近くには極限環境生物やその他の生物の種が数多く生息しており、これは確かにあり得るシナリオであることを示唆している。[要出典]
実験研究とコンピュータモデリングによると、熱水噴出孔内の鉱物粒子の表面は酵素と同様の触媒特性を持ち、水中に溶解したCO 2からメタノール（CH 3 OH）やギ酸（HCO 2 H）などの単純な有機分子を生成できることが示されている。 [57] [58] [59]さらに、いくつかの場所での超臨界CO 2の発見は、有機反応速度を高めることができることから、生命の熱水起源説をさらに裏付けるために使用されている。その高い溶媒和力と拡散速度により、アミノ酸とギ酸の合成、およびその他の有機化合物、ポリマー、および4つのアミノ酸（アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グリシン）の合成を促進することができる。現場実験では、いくつかの場所での高窒素含有量と超臨界CO 2 の収束、および超臨界CO 2バブル内の複雑な有機物質（アミノ酸）の証拠が明らかになった。[60] [61] [62]この生命起源理論の支持者は、水生環境における生命起源の理論に蔓延している「水のパラドックス」の解決策として、超臨界CO2の存在も提案している。このパラドックスは、水が生命に必要であると同時に、多量に存在すると有機分子を加水分解し、化学的および生物学的進化に必要な脱水合成反応を妨げるという事実を包含している。[ 63 ]疎水性である超臨界CO2は、脱水合成を促す環境を促進する溶媒として機能する。そのため、冥王代熱水噴出孔における超臨界CO2の存在が生命の起源に重要な役割を果たしたという仮説が立てられている。 [61]
生命の起源を特にアルカリ性の熱水噴出孔に結び付ける証拠がいくつかある。これらの噴出孔の pH 条件は、生命の出現により適したものだった可能性がある。[64] [65]現在の理論の 1 つは、これらの深海噴出孔で自然に発生するプロトン勾配が、初期の生物のリン脂質二重膜とプロトンポンプの欠如を補い、現代の細胞に存在する細胞機構と成分の欠如にもかかわらずイオン勾配の形成を可能にしたというものである。[66]このトピックについてはいくつかの議論がある。[67] [68]これらの噴出孔の自然な pH 勾配が生命の起源に役割を果たしたというのは、実際にはありそうにないと主張されてきた。反論は、他の点の中でも、遺伝情報の存在なしに/存在する前に熱水噴出孔で見られる pH 勾配からエネルギーを生成する機構が形成される可能性は低いと著者が説明していることに依存している。[68]この反論に対しては、研究の対象となっている研究者の 1 人であるNick Laneが反応している。彼は、対位法は彼自身の作品と他人の作品の両方を大いに誤解していると主張する。[67]
深海熱水噴出孔が生命の起源に理想的な環境であるという見解が議論を呼んでいるもう一つの理由は、膜小胞の形成と多くの生体分子の合成を促進する乾湿サイクルと紫外線への曝露が存在しないことである。[69] [70] [71]熱水噴出孔のイオン濃度は、大多数の生命の細胞内液とは異なる。代わりに、陸上の淡水環境が初期細胞の形成に理想的な環境である可能性が高いと示唆されている。[72] [73]一方、深海熱水噴出孔仮説の支持者は、鉱物空洞内の熱泳動が生体高分子の重合のための代替区画であると示唆している。[74] [75]
鉱物の空洞内での熱泳動がどのようにしてコーディングと代謝を促進するのかは不明である。ニック・レーンは、自己複製する原始細胞内での高濃度ヌクレオチドでのヌクレオチド重合が「そのような閉じ込められた高エネルギー原始細胞における分子の密集とリン酸化は、潜在的にヌクレオチドの重合を促進してRNAを形成する可能性がある」と示唆している。[76]アセチルリン酸は、鉱物表面または低水分活性で重合を促進する可能性がある。[77]計算シミュレーションは、ヌクレオチド触媒のヌクレオチド濃度が「エネルギーが制限されているため、エネルギー通貨経路が優先される。この経路が優先されると、より大きなヌクレオチド合成が促進される」ことを示している。CO 2固定の高速ヌクレオチド触媒は、原始細胞の成長と分裂が速いためヌクレオチド濃度を低下させ、ヌクレオチド濃度を半減させるが、CO 2固定の弱いヌクレオチド触媒は原始細胞の成長と分裂をほとんど促進しない。[78]
生化学では、CO 2と H 2の反応で生体分子の前駆物質が生成され、これもアセチル CoA 経路とクレブス回路から生成されることから、深海のアルカリ性噴出孔で生命が起源となった可能性が示唆される。反応で生成されるアセチルリン酸は ADP を ATP にリン酸化することができる。[79]最大の合成は水分活性が高くイオン濃度が低いときに起こるため、冥王代の海は現代の海よりもイオン濃度が低かったと考えられる。アルカリ性熱水系の Mg 2+と Ca 2+の濃度は 、海洋よりも低い。[80]ほとんどの生命体内のカリウム濃度が高いのは、前生物的脂質膜は H +よりもNa +の透過性が低いため、原始細胞が Na +を排出するためのナトリウム-水素対向輸送体を進化させた可能性があると容易に説明できる。[81]細胞がこれらの環境で発生した場合、ウッド-ユングダール経路と不完全な逆クレブス回路を持つ独立栄養生物であったはずである。[82]カルボン酸から脂質、ヌクレオチド、アミノ酸、糖類への有機合成や重合反応の数学的モデル化はアルカリ性熱水噴出孔で有利である。[83]
深部高温生物圏
トーマス・ゴールドは1992年の論文『深海熱生物圏』の冒頭で、地球の下層には地表にたどり着く生物由来の物質が豊富にあるという自身の理論を裏付けるために海洋熱水噴出孔に言及した。 [84]彼は著書『深海熱生物圏』でさらにその考えを展開した。[85]
2008年2月号のサイエンス誌に掲載された非生物起源炭化水素生産に関する記事では、ロストシティ熱水地帯での実験データを用いて、超塩基性岩石、水、適度な量の熱の存在下で、マントル由来の二酸化炭素から低分子量炭化水素が非生物的に合成される様子が報告された。[86]
発見と探検
1949年、深海調査で紅海中央部で異常に高温の塩水が報告された。 1960年代のその後の調査で、60℃（140℉）の高温塩水とそれに伴う金属泥の存在が確認された。この高温溶液は活発な海底下の亀裂から発生していた。塩分濃度が高い水質は生物にとって住みにくい環境だった。[87]現在、この塩水とそれに伴う泥は採掘可能な貴金属や卑金属の供給源として調査中である。
1976年6月、スクリップス海洋研究所の科学者らは、プレアデスII遠征隊のディープ・トウ海底画像システムを使用して、東太平洋海膨の支脈であるガラパゴス地溝沿いの海底熱水噴出孔の最初の証拠を入手した。 [88] 1977年、熱水噴出孔に関する最初の科学論文がスクリップス海洋研究所の科学者らによって発表された。[ 89 ]研究者のピーター・ロンズデールはディープ・トウカメラで撮影した写真を発表し、[90]博士課程の学生キャスリーン・クレインは地図と温度異常データを発表した。[91]「クラムベイク」というニックネームが付けられたこの場所にはトランスポンダーが設置され、翌年、遠征隊がDSVアルビンで直接観測を行うことができた。
ガラパゴス地溝の海底熱水噴出孔周辺の化学合成生態系が初めて直接観察されたのは、1977年、国立科学財団の資金援助を受けた海洋地質学者のグループが再びクラムベイクの調査現場を訪れたときだった。潜水艇による調査研究の主任研究者は、オレゴン州立大学のジャック・コーリスであった。コーリスとスタンフォード大学のティアード・ファン・アンデルは、1977年2月17日、ウッズホール海洋研究所（WHOI）が運営する調査用潜水艇DSVアルビンで潜り、熱水噴出孔とその生態系を観察し、サンプルを採取した。 [92]この調査航海には、 WHOIのリチャード（ディック）・フォン・ヘルツェンとロバート・バラード、オレゴン州立大学のジャック・ダイモンドとルイス・ゴードン、マサチューセッツ工科大学のジョン・エドモンドとタニヤ・アトウォーター、米国地質調査所のデイブ・ウィリアムズ、スクリップス海洋研究所のキャスリーン・クレインらが参加していた。[92] [93]このチームは、噴出孔、生物、噴出孔流体の組成に関する観察結果をサイエンス誌に発表した。[94] 1979年、当時WHOIに所属していたJ.フレデリック・グラスル率いる生物学者のチームが、2年前に発見された生物群集の調査のために同じ場所に戻った。
高温の熱水噴出孔「ブラックスモーカー」は、1979年春、潜水艇アルビン号を使用してスクリップス海洋研究所のチームによって発見されました。RISE探検隊は、東太平洋海膨の北緯21度を探検し、アルビン号による海底の地質物理学的マッピングをテストし、ガラパゴス地溝の噴出孔の向こうにある別の熱水地帯を発見することを目標としました。探検隊はフレッド・スピースとケン・マクドナルドが率い、米国、メキシコ、フランスからの参加者がいました。[17]潜水地域は、1978年にフランスのCYAMEX探検隊が海底の硫化鉱物の山を発見したことに基づいて選択されました。[95] 潜水作業に先立ち、探検隊員のロバート・バラードは、深く曳航された計器パッケージを使用して、海底近くの水温異常を特定しました。最初の潜水は、それらの異常の1つをターゲットにしました。 1979 年 4 月 15 日のイースターの日曜日、アルビン号が2,600 メートルまで潜ったとき、ロジャー・ラーソンとブルース・ルイエンダイクは、ガラパゴス諸島の噴出孔に似た生物群集を持つ熱水噴出孔を発見した。4 月 21 日のその後の潜水で、ウィリアム・ノーマークとティエリー・ジュトーは、煙突から黒い鉱物粒子の噴出を放出する高温の噴出孔、つまりブラックスモーカーを発見した。[96]これに続いて、マクドナルドとジム・エイケンは、ブラックスモーカーの噴出孔の水温を測定するためにアルビン号に温度プローブを取り付けた。これにより、当時深海熱水噴出孔で記録された最高温度 (380±30 °C) が観測された。 [97]ブラックスモーカーの物質と、それを供給した煙突を分析した結果、硫化鉄の沈殿物が「煙」と煙突の壁の一般的な鉱物であることが明らかになった。[98]
2005年、鉱物探査会社であるネプチューン・リソーシズNLは、ニュージーランドの排他的経済水域にあるケルマディック弧の35,000 km 2の探査権を申請し、付与されました。これは、現代の熱水噴出域で形成された鉛、亜鉛、銅硫化物の潜在的な新たな供給源である海底巨大硫化物鉱床の探査を目的としています。2007年4月、コスタリカ沖の太平洋でメデューサ熱水噴出孔が発見され、ギリシャ神話の髪が蛇のようなメデューサにちなんで名付けられたことが発表された。 [99]アシャゼ熱水フィールド（大西洋中央海嶺の北緯13度、標高-4200メートル）は、2010年にビーブ[100]サイト（北緯18度33分 西経81度43分 / 北緯18.550度 西経81.717度 / 18.550; -81.717 、標高-5000メートル）から噴出する熱水プルームがNASAジェット推進研究所とウッズホール海洋研究所の科学者グループによって検出されるまで、最も深い既知の高温熱水フィールドであった。この場所は、ケイマン海溝内の110kmに及ぶ超低速拡大のミッドケイマン海膨に位置している。[101] 2013年初頭、カリブ海の深さ約5,000メートル（16,000フィート）で、これまでで最も深い熱水噴出孔が発見された。[102]
海洋学者たちは、プレートが離れつつあるフアン・デ・フカ中央海嶺の火山と熱水噴出孔を研究している。 [103]
熱水噴出孔やその他の地熱現象は現在、メキシコのバハ・カリフォルニア・スル州コンセプシオン湾で調査されています。[104]
分布
熱水噴出孔は地球のプレート境界に沿って分布しているが、ホットスポット火山などのプレート内の場所でも発見されることがある。2009年時点で、活発な海底熱水噴出孔が約500ヶ所知られており、そのうち約半分は海底で肉眼で観察され、残りの半分は水柱指標や海底堆積物から推測されている。[105]
ロジャースら（2012）[106]は、少なくとも11の熱水噴出孔システムの 生物地理学的地域を認識した。
- 大西洋中央海嶺地域、
- イーストスコシアリッジ州、
- 東太平洋海嶺州北部、
- 東太平洋海嶺州中央部、
- 東太平洋海嶺州南部、
- イースターマイクロプレートの南、
- インド洋州、
- 西太平洋の 4 つの州など。
搾取
熱水噴出孔は、場合によっては、海底の塊状硫化物鉱床の堆積を通じて、採掘可能な鉱物資源の形成につながっています。オーストラリアのクイーンズランド州にあるマウントアイザ鉱床はその好例です。[107]多くの熱水噴出孔は、電子部品に不可欠なコバルト、金、銅、希土類金属を豊富に含んでいます。 [108]始生代海底の熱水噴出孔は、鉄鉱石の供給源となっているアルゴマ型縞状鉄鉱層を形成したと考えられています。[109]
最近、鉱物資源探査会社は、2000年代半ばの卑金属セクターの価格高騰を受けて、海底熱水鉱床からの鉱物資源の採掘に注目し始めている。理論的には、大幅なコスト削減は可能である。[110]
日本のように鉱物資源を主に海外からの輸入に頼っている国では[111]、特に海底鉱物資源の採掘に力を入れている。[112] 2017年8月から9月にかけて、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）が世界初の「大規模」な熱水噴出孔鉱床の採掘を実施した 。JOGMECは調査船「白嶺」を使用してこの作業を実施した。この採掘は、インターリッジ噴出孔データベースによると15の噴出孔フィールドが確認されている沖縄トラフとして知られる熱水活動が活発な背弧盆地内の「伊是名穴/大釜」噴出孔フィールドで行われた。
現在、2つの企業が海底塊状硫化物（SMS）の採掘開始に向けた最終段階に取り組んでいる。ノーチラス・ミネラルズはビスマルク諸島のソルワラ鉱床からの採掘開始に向けて最終段階にあり、ネプチューン・ミネラルズはケルマデック諸島付近のケルマデック弧に位置するランブルIIウェスト鉱床で採掘開始の初期段階にある。両社とも、既存の技術を改良して使用することを提案している。ノーチラス・ミネラルズはプレイサー・ドーム（現在はバリック・ゴールド傘下）と提携し、2006年に世界で初めて、ROVに搭載した改良型ドラムカッターを使用して、採掘したSMS10トン以上を地表に戻すことに成功した。[113]ネプチューン・ミネラルズは2007年に、ROVに搭載した改良型石油産業用吸引ポンプを使用してSMS堆積物サンプルの回収に成功したが、これも世界初である。[114]
海底採掘は環境に影響を与える可能性があり、採掘機械から出る塵埃が濾過摂食生物に影響を与えること[108] 、噴出口の崩壊や再開、メタンクラスレートの放出、さらには海底地滑りを引き起こすことさえある[115] 。
また、これらの熱水噴出孔生態系の採掘に必要なツールによる環境への影響も考えられ、騒音公害や人為的光などがある。熱水噴出孔システムの採掘には、遠隔操作型水中探査機（ROV）などの海底での水中採掘ツールと、海面での水上支援船の両方の使用が必要となる。[116]これらの機械の操作により、必然的にある程度の騒音が発生するが、これは熱水噴出孔生物にとって問題となる。なぜなら、熱水噴出孔生物は海面下12,000フィートにも達するため、ほとんど音を感じないからである。[116]その結果、これらの生物は非常に敏感な聴覚器官を持つように進化したため、採掘機械によって発生するような騒音が突然増加すると、これらの聴覚器官が損傷し、噴出孔生物に害を及ぼす可能性がある。[116]また、多くの研究で、底生生物の大部分が超低周波音を使用してコミュニケーションしていることが示されてきたことを考慮することも重要です。したがって、海底の周囲の騒音レベルが上昇すると、生物間のコミュニケーションが隠され、行動パターンが変化する可能性があります。[116]深海SMS採掘ツールが騒音公害を生み出すのと同様に、それらは海底（採掘ツールから）と海面（表面支援船から）に人為的な光源も作り出します。これらの熱水噴出孔システムの生物は海洋の無光層におり、非常に弱い光の条件に適応しています。深海エビの研究では、噴出孔システムの研究に使用された海底の投光照明が永久的な網膜損傷を引き起こす可能性があることが示されており、[116]他の噴出孔生物への潜在的なリスクに関するさらなる研究が必要です。深海生物へのリスクに加えて、表面支援船は夜間の人為的な照明を使用します。[116]研究によると、海面へのこの種の照明は海鳥の方向感覚を失わせ、人為的な光に向かって飛んで疲れ果てたり、人工物に衝突したりして、負傷したり死亡したりする可能性があることが明らかになっています。[116]熱水噴出孔採掘の環境影響を評価する際には、水生生物と陸上生物の両方を考慮します。
深海採掘プロセスでは、サイドキャスト堆積物放出、脱水プロセス、堆積物の移動または撹乱として知られる3つの採掘廃棄物プロセスが予想され、環境に大きな影響を与える可能性のある堆積物のプルームまたは雲の蓄積につながる可能性があります。サイドキャスト堆積物放出は海底で発生するプロセスであり、水中ROVによる海底での物質の移動を伴い、海底での堆積物プルームの形成に最も寄与すると考えられます。[116]サイドキャスト放出の考え方は、ROVが経済的に非常に貴重な物質を採掘現場の側面に廃棄してから、硫化物物質を水面の支援船に輸送するというものです。このプロセスの目標は、水面に移される物質の量を減らし、陸上での廃棄物を最小限に抑えることです。[116]脱水プロセスは、水面からの堆積物プルームの形成に最も寄与すると考えられる採掘廃棄物プロセスです。鉱山廃棄物の処分方法により、海底から地表への物質の採取と輸送中に得られた可能性のある水が船から放出される。堆積物の煙や雲の形成に寄与する3番目の要因は、堆積物の撹乱と放出である。この鉱山廃棄物の寄与は、主にROVの移動に関連する海底での採掘活動と、採掘プロセス自体の一環としての海底の破壊的な撹乱に関連している。[116]
堆積物プルームの形成に寄与するこれらの廃棄物採掘プロセスの結果として生じる 2 つの主な環境懸念は、重金属の放出と放出される堆積物量の増加です。重金属の放出は主に、船上の水面で行われる脱水プロセスに関連しています。[116]脱水に関連する主な問題は、海水が再び水柱に放出されるだけではないことです。海底で採掘された物質に由来する銅やコバルトなどの重金属も、水柱に放出される水に混ざります。重金属の放出に関連する最初の環境懸念は、その局所的な水柱領域内の海洋化学を変化させる可能性があることです。2 つ目の懸念は、放出される可能性のある重金属の一部が、その領域に生息する生物だけでなく、採掘現場領域を通過する生物にもある程度の毒性を持つ可能性があることです。[116]堆積物流出量の増加に関する懸念は、主に他の2つの採掘廃棄物プロセス、すなわち堆積物の横流しと海底堆積物の撹乱に関連している。主な環境上の懸念は、大量の堆積物が海底の他の場所に再分配される結果として海底の生物が窒息し、その地域に生息する生物の個体群を脅かす可能性があることである。大量の堆積物の再分配は、生物間の摂食およびガス交換プロセスにも影響を与え、個体群に深刻な脅威を与える可能性がある。最後に、これらのプロセスは海底の堆積速度も増加させ、1～10 kmごとに最低500 mの堆積が予測される。[116]
前述の両社は現在、海底採掘の潜在的な環境影響を十分に理解し、採掘開始前に管理措置を実施するための膨大な作業に取り組んでいる。[117]しかし、このプロセスは、噴出孔生態系間での研究努力の不均衡によって妨げられていると言える。最もよく研究され理解されている熱水噴出孔生態系は、採掘の対象となる生態系を代表するものではない。[118]
過去にも海底の鉱物を採掘する試みがなされてきた。1960年代と1970年代には深海平原からのマンガン団塊の回収に多くの活動（と費用）が見られ、成功の度合いはさまざまであった。しかし、これは海底からの鉱物の回収が可能であり、かなり以前から可能であったことを示している。マンガン団塊の採掘は、1974年にCIAがハワード・ヒューズによってこの任務のために建造された船であるグロマー・エクスプローラーを使用して沈没したソ連の潜水艦K-129を引き上げようとする手の込んだ試みのカバーストーリーとして役立った。[119]この作戦はアゾリアン計画として知られ、海底マンガン団塊の採掘というカバーストーリーが、他の企業にこの試みをさせるきっかけとなった可能性がある。
保全
熱水噴出孔の保護は、過去20年間、海洋学界で時に白熱した議論の的となってきた。[120]これらの非常に希少な生息地に最も大きな損害を与えているのは科学者である可能性が指摘されている。[121] [122]噴出孔を調査する科学者の行動について合意を形成する試みはあったが、合意された行動規範はあるものの、正式な国際的かつ法的拘束力のある合意は存在しない。[123]
活動中のシステムの採掘が行われた後に熱水噴出孔の生態系を保全できるかどうかは、化学合成細菌の再定着、つまりは熱水の主なエネルギー源である熱水噴出孔流体の存続にかかっている。[116]大規模な研究が行われていないため、採掘が熱水噴出孔流体に与える影響について把握するのは非常に困難である。[116]しかし、火山破壊後のこれらの噴出孔生態系の再定着に関する研究は行われている。[124]これらの研究から、採掘による破壊の潜在的な影響についての洞察を得ることができ、細菌がその地域に再定着するには3～5年、大型動物が戻ってくるには約10年かかることがわかっている。[124]また、破壊前と比較して生態系の種の構成に変化があり、移入種が存在することもわかった。[116]しかし、持続的な海底SMS採掘が種の再定着に与える影響についてはさらなる研究が必要である。
地質年代測定
熱水噴出孔の年代を調べる一般的な方法は、硫化物鉱物（例えば、黄鉄鉱）と硫酸塩鉱物（例えば、重晶石）の年代を測定することである。[125] [126] [ 127] [128] [129]一般的な年代測定法には、放射年代測定[125] [126]と電子スピン共鳴年代測定[127] [128] [129]がある。異なる年代測定法には、それぞれ独自の制限、仮定および課題がある。一般的な課題には、年代測定に必要な抽出鉱物の高純度、各年代測定法の年代範囲、閉鎖温度以上に加熱すると古い鉱物の年代が消去されること、および鉱物形成の複数のエピソードにより年代が混在することなどがある。鉱物形成の複数の段階がある環境では、一般に、電子スピン共鳴年代測定ではバルク鉱物の平均年齢が得られるのに対し、放射年代測定では親核の崩壊のために若い段階の年齢に偏りが生じる。これらは、異なる方法によって同じサンプルの年代が異なる場合がある理由と、同じ熱水噴出孔から異なる年代のサンプルが得られる場合がある理由を説明しています。[128] [129] [130]
参照
- 無生物起源論 – 無生物から生命が生まれる
- 塩水プール – 海底の窪みに塩水が溜まる
- エンデバー熱水噴出孔 – 太平洋の熱水噴出孔群
- 極限環境生物 – 極限環境で生きられる生物
- 硫化水素化学合成- 熱水噴出孔で使用されるエネルギー生成システム
- ロストシティ熱水地帯
- マジックマウンテン（ブリティッシュコロンビア州） – ブリティッシュコロンビア州バンクーバー島の西、サザンエクスプローラーリッジの熱水噴出孔
- 北緯9度 - 太平洋の東太平洋海膨の熱水噴出孔の領域
- ピト海山 – イースター島の北北西にある太平洋の海山
- 海底火山 – 地球の表面にある、マグマが噴出する海底の噴気孔または亀裂
- 火山性塊状硫化物鉱床、別名 VMS 鉱床 – 金属硫化物鉱床
- 深海採掘
参考文献
- ^ abcdefgh コリン＝ガルシア、マリア (2016)。 「熱水噴出孔とプレバイオティクスの化学：総説」。ボレティン・デ・ラ・ソシエダ・ゲオロジカ・メキシカーナ。68 (3): 599–620。土井：10.18268/BSGM2016v68n3a13。
- ^ チャン、ケネス（2017年4月13日）。「土星の衛星エンケラドゥスで生命が存在する条件が発見される」ニューヨーク・タイムズ。 2017年4月14日閲覧。
- ^ 「宇宙船のデータは土星の衛星の海に熱水活動がある可能性を示唆」NASA 2015年3月11日。2015年3月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年3月12日閲覧。
- ^ Paine, M. (2001年5月15日). 「Mars Explorers to Benefit from Australian Research」. Space.com . 2006年2月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ab German, CR; Seyfried, WE (2014)、「熱水プロセス」、地球化学に関する論文、Elsevier、pp. 191–233、doi :10.1016/b978-0-08-095975-7.00607-0、ISBN 978-0-08-098300-4、 2024-02-08取得
- ^ ガルシア、エレナ・ギハーロ;ラグナルソン、ステファン・アキ。シュタイングリムソン、シグマー・アーナー。ナヴェスタッド、ダグ;ハラルソン、ハウクル。フォッサ、ヤン・ヘルゲ。テンダル、オーレ・セッシャー。エリクソン、フラフンケル (2007)。北極における底引き網漁とホタテ貝の浚渫: 非対象種、脆弱な生息地および文化遺産に対する漁業の影響。北欧閣僚評議会。 p. 278.ISBN 978-92-893-1332-2。
- ^ ab Haase , KM; et al. (2007). 「緩やかに拡大する大西洋中央海嶺南部の 5°S における若い火山活動とそれに関連する熱水活動」。地球化学、地球物理学、地球システム。8 (11): Q11002。Bibcode : 2007GGG.....811002H。doi : 10.1029/2006GC001509。S2CID 53495818 。
- ^ ab Haase, KM; et al. (2009). 「南緯4°48'の大西洋中央海嶺熱水噴出孔からの沈殿物の流体組成と鉱物学」Pangaea . doi :10.1594/PANGAEA.727454.
- ^ Bischoff, James L; Rosenbauer, Robert J (1988). 「NaCl-H2O 系の臨界領域における 380 ～ 415°C の液体-蒸気関係: 海水の臨界点と二相境界の精密測定」Geochimica et Cosmochimica Acta (投稿原稿). 52 (8): 2121–2126. Bibcode :1988GeCoA..52.2121B. doi :10.1016/0016-7037(88)90192-5.
- ^ Von Damm, KL (1990). 「海底熱水活動: ブラックスモーカーの化学と煙突」. Annual Review of Earth and Planetary Sciences (投稿原稿). 18 (1): 173–204. Bibcode :1990AREPS..18..173V. doi :10.1146/annurev.ea.18.050190.001133.
- ^ Webber, AP; Murton, B.; Roberts, S.; Hodgkinson, M. 「ケイマン海拡大センター、ビーブ熱水地帯における超臨界噴出とVMS形成」。ゴールドシュミット会議抄録2014年。地球化学協会。2014年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年7月29日閲覧。
- ^ Tivey, MK (1998 年 12 月 1 日)。「ブラック スモーカー チムニーの構築方法: 中央海嶺における鉱物堆積物の形成」。ウッズ ホール海洋研究所。2006年 7 月 7 日閲覧。
- ^ Petkewich, Rachel (2008年9月). 「海洋鉄の追跡」. Chemical & Engineering News . 86 (35): 62–63. doi :10.1021/cen-v086n035.p062.
- ^ Perkins, S. (2001). 「新たなタイプの熱水噴出孔が迫る」. Science News . 160 (2): 21. doi :10.2307/4012715. JSTOR 4012715.
- ^ ケリー、デボラ S.「ブラックスモーカー：海底のインキュベーター」（PDF）。p. 2。
- ^ Douville, E; Charlou, JL; Oelkers, EH; Bienvenu, P; Jove Colon, CF; Donval, JP; Fouquet, Y; Prieur, D; Appriou, P (2002 年 3 月)。「虹の噴出孔流体 (36°14′N、MAR): 超塩基性岩石と相分離が大西洋中央海嶺熱水流体の微量金属含有量に与える影響」。化学地質学。184 (1–2): 37–48。Bibcode :2002ChGeo.184...37D。doi : 10.1016/ S0009-2541 (01)00351-5。
- ^ ab Spiess, FN; Macdonald, KC; Atwater, T.; Ballard, R.; Carranza, A.; Cordoba, D.; Cox, C.; Garcia, VMD; Francheteau, J.; Guerrero, J.; Hawkins, J.; Haymon, R .; Hessler, R.; Juteau, T.; Kastner, M.; Larson, R.; Luyendyk, B.; Macdougall, JD; Miller, S.; Normark, W.; Orcutt, J.; Rangin, C. (1980 年 3 月 28 日). 「東太平洋海膨: 温泉と地球物理学的実験」. Science . 207 (4438): 1421–1433.書誌コード:1980Sci...207.1421S. doi :10.1126/science.207.4438.1421. PMID 17779602. S2CID 28363398.
- ^ 「極寒の北極海で沸騰する熱水が見つかる」LiveScience 2008年7月24日 2008年7月25日閲覧。
- ^ 「科学者らが最北端の熱水噴出孔を発見し記録を破る」Science Daily 2008年7月24日 2008年7月25日閲覧。
- ^ Cross, A. (2010年4月12日). 「カリブ海で世界最深の海底熱水噴出孔が発見される」BBCニュース. 2010年4月13日閲覧。
- ^ abcdefghijkl German, CR; Seyfried, WE (2014-01-01), Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K. (eds.), "8.7 - Hydrothermal Processes", Treatise on Geochemistry (Second Edition) , Oxford: Elsevier, pp. 191–233, doi :10.1016/b978-0-08-095975-7.00607-0, ISBN 978-0-08-098300-4、 2024-02-25取得
- ^ abc Gartman, Amy; Findlay, Alyssa J. (2020年6月). 「海洋の金属循環と輸送に対する熱水プルームプロセスの影響」. Nature Geoscience . 13 (6): 396–402. Bibcode :2020NatGe..13..396G. doi :10.1038/s41561-020-0579-0. ISSN 1752-0908.
- ^ abc Sander, SG; Koschinsky, A. (2016), Demina, Liudmila L.; Galkin, Sergey V. (編)、「熱水噴出孔からの鉄およびその他の微量金属の輸出と海洋生物地球化学サイクルへの影響」、深海熱水噴出孔システムの微量金属生物地球化学と生態学、環境化学ハンドブック、Cham: Springer International Publishing、pp. 9–24、doi :10.1007/698_2016_4、ISBN 978-3-319-41340-2、 2024-03-08取得
- ^ Bellotti, E.; Broggini, C.; Di Carlo, G.; Laubenstein, M.; Menegazzo, R. (2015 年 4 月). 「222Rn の半減期の正確な測定: 放射能の安定性を監視するためのプローブ」. Physics Letters B. 743 : 526–530. arXiv : 1501.07757 . doi :10.1016/j.physletb.2015.03.021.
- ^ abc エヴァンス、ガイ・N.; セイフリード、ウィリアム・E.; タン、チュンヤン（2023年1月）。「太平洋、フアン・デ・フカ海嶺、メイン・エンデバー・フィールドの熱水噴出孔流体の時系列における栄養遷移金属」。 地球惑星科学レター。602 ：117943。Bibcode ： 2023E &PSL.60217943E。doi ： 10.1016 / j.epsl.2022.117943。ISSN 0012-821X。
- ^ ab Bruland, Kenneth W.; Donat, John R.; Hutchins, David A. (1991年12月). 「海洋水域における生物活性微量金属の生物生産に対する相互作用的影響」.陸水学および海洋学. 36 (8): 1555–1577. Bibcode :1991LimOc..36.1555B. doi :10.4319/lo.1991.36.8.1555.
- ^ Weiss, Madeline C.; Sousa, Filipa L.; Mrnjavac, Natalia; Neukirchen, Sinje; Roettger, Mayo; Nelson-Sathi, Shijulal; Martin, William F. (2016-07-25). 「最後の普遍的共通祖先の生理学と生息地」. Nature Microbiology . 1 (9): 16116. doi :10.1038/nmicrobiol.2016.116. ISSN 2058-5276. PMID 27562259.
- ^ Ramirez-Llodra, E; Keith, DA (2020). 「M3.7 化学合成ベースの生態系 (CBE)」。 Keith, DA; Ferrer-Paris, JR; Nicholson, E.; Kingsford, RT (eds.)。IUCN 地球規模生態系類型 2.0: バイオームと生態系機能グループの記述プロファイル。 グラン、スイス: IUCN。doi :10.2305/IUCN.CH.2020.13.en。ISBN 978-2-8317-2077-7. S2CID 241360441。
- ^ 海底温泉は海洋における重要な鉄源である
- ^ Little, CT; Danelian, T.; Herrington, RJ; Haymon, RM (2004). 「フランシスカン・コンプレックスのジュラ紀前期の熱水噴出孔コミュニティ」(PDF) . Journal of Paleontology . 78 (3): 542–559. doi :10.1666/0022-3360(2004)078<0542:ejhvcf>2.0.co;2. ISSN 0022-3360.
- ^ 「Extremes of Eel City」。Astrobiology Magazine。2008年5月28日。2011年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年8月30日閲覧。
{{cite web}}: CS1 メンテナンス: 不適切 URL (リンク) - ^ Sysoev, AV; Kantor, Yu. I. (1995). 「熱水噴出孔から発見された Phymorhynchus 属 (腹足類、コノイド上科、コニダエ科) の 2 つの新種」(PDF)。Ruthenica。5 : 17–26。 2019 年 8 月 8 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2011 年 1 月 22 日閲覧。
- ^ Botos, S. 「熱水噴出孔の生命」。熱水噴出孔の生物群集。
- ^ Van Dover, CL「ホットトピックス：深海熱水噴出孔動物相の生物地理学」ウッズホール海洋研究所。
- ^ Beatty, JT; et al. (2005). 「深海熱水噴出孔由来の絶対光合成細菌性嫌気性菌」米国科学アカデミー紀要. 102 (26): 9306–10. Bibcode :2005PNAS..102.9306B. doi : 10.1073/pnas.0503674102 . PMC 1166624. PMID 15967984 .
- ^ Dodd, Matthew S.; Papineau, Dominic; Grenne, Tor; Slack, John F.; Rittner, Martin; Pirajno, Franco; O'Neil, Jonathan; Little, Crispin TS (2017年3月2日). 「地球最古の熱水噴出孔沈殿物における初期生命の証拠」(PDF) . Nature . 543 (7643): 60–64. Bibcode :2017Natur.543...60D. doi :10.1038/nature21377. PMID 28252057. S2CID 2420384.
- ^ カール・ジマー（2017年3月1日）。「科学者ら、カナダの細菌化石は地球最古の可能性があると主張」ニューヨーク・タイムズ。 2017年3月2日閲覧。
- ^ Ghosh, Pallab (2017年3月1日). 「地球上で生命の存在を示す最古の証拠が『発見』される」BBCニュース. 2017年3月2日閲覧。
- ^ ヴァン・ドーバー 2000 [全文引用が必要]
- ^ロンズデール、ピーター (1977)。「海洋拡散中心の深海熱水噴出孔 付近における懸濁物摂食マクロベントスの集積」。深海研究。24 (9): 857–863。Bibcode : 1977DSR ....24..857L。doi : 10.1016 /0146-6291(77)90478-7。S2CID 128478123。
- ^ Cavanaug et al 1981 [全文引用が必要]
- ^ フェルバック 1981 [全文引用が必要]
- ^ Rau 1981 [全文引用が必要]
- ^ Cavanaugh 1983 [全文引用が必要]
- ^ Fiala-Médioni, A. (1984). 「深海熱水噴出孔の二枚貝軟体動物の鰓における細胞内共生細菌の豊富さの超微細構造的証拠」アカデミー科学会議誌298 ( 17): 487–492.
- ^ Le Pennec, M.; Hily, A. (1984). 「東太平洋の熱水地帯に生息するイガイ科の鰓の解剖学、構造および超微細構造」。Oceanologica Acta (フランス語)。7 ( 4): 517–523。
- ^ Flores, JF; Fisher, CR; Carney, SL; Green, BN; Freytag, JK; Schaeffer, SW; Royer, WE (2005). 「硫化物結合は熱水噴出孔チューブワームヘモグロビンの結晶構造中に発見された亜鉛イオンによって媒介される」。米国科学アカデミー紀要。102 (8): 2713–2718。Bibcode : 2005PNAS..102.2713F。doi : 10.1073 / pnas.0407455102。PMC 549462。PMID 15710902。
- ^ ティール、ベラ;ヒューグラー、マイケル。ブルーメル、マルティナ。バウマン、平家一世。ガートナー、アンドレア;シュマルヨハン、ロルフ。シュトラウス、ハラルド。ガルベ・シェーンベルク、ディーター。ピーターセン、スヴェン。コワート、ドミニク A.フィッシャー、チャールズ R.イムホフ、ヨハネス F. (2012)。 「チューブワームの内部共生生物における 2 つの炭素固定経路の広範な発生: 地中海の熱水噴出孔に関連するチューブワームからの教訓」。微生物学のフロンティア。3 : 423.土井: 10.3389/fmicb.2012.00423。PMC 3522073。PMID 23248622。
- ^ Stein et al 1988 [全文引用が必要]
- ^ ヘリング、ピーター J. (2002)。深海の生物学。オックスフォード、ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。ISBN 978-0-19-854956-7。[ページが必要]
- ^ Van Dover et al 1988 [全文引用が必要]
- ^ Desbruyeres et al 1985 [全文引用が必要]
- ^ de Burgh, ME; Singla, CL (1984年12月). 「熱水噴出孔から発見された新種のカサガイのえらにおける細菌のコロニー形成とエンドサイトーシス」.海洋生物学. 84 (1): 1–6. Bibcode :1984MarBi..84....1D. doi :10.1007/BF00394520. S2CID 85072202.
- ^ Wachtershauser, G. (1990年1月1日). 「最初の代謝サイクルの進化」.米国科学アカデミー紀要. 87 (1): 200–204. Bibcode :1990PNAS...87..200W. doi : 10.1073 /pnas.87.1.200 . PMC 53229. PMID 2296579.
- ^ Tunnicliffe, V. (1991). 「熱水噴出孔の生物学：生態と進化」.海洋学と海洋生物学：年次レビュー. 29 : 319–408.
- ^ Chandru, Kuhan; Imai, EiIchi; Kaneko, Takeo; Obayashi, Yumiko; Kobayashi, Kensei (2013). 「異なる熱水システムシミュレータにおける選択されたアミノ酸の生存性と非生物的反応」。生命と生物圏の起源。43 ( 2 ): 99–108。Bibcode :2013OLEB...43...99C。doi :10.1007/s11084-013-9330-9。PMID 23625039。S2CID 15200910 。
- ^ 海底の熱水噴出孔の化学反応が生命の出現を説明できるかもしれない。アストロバイオロジーマガジン、 2015年4月27日。
- ^ Roldan, A.; Hollingsworth, N.; Roffey, A.; Islam, H.-U.; Goodall, JBM; Catlow, CRA; Darr, JA; Bras, W.; Sankar, G.; Holt, KB; Hogartha, G.; de Leeuw, NH (2015 年 3 月 24 日)。「持続可能な条件下での硫化鉄触媒による生物に着想を得た CO2 変換」( PDF ) 。Chemical Communications 。51 ( 35): 7501–7504。doi : 10.1039/C5CC02078F。PMID 25835242。S2CID 217970758 。
- ^ Aubrey, AD; Cleaves, HJ; Bada, JL (2008). 「アミノ酸の合成における海底熱水システムの役割」。生命 と生物圏の起源。39 (2): 91–108。Bibcode :2009OLEB...39...91A。doi : 10.1007/s11084-008-9153-2。PMID 19034685。S2CID 207224268 。
- ^ 「水熱液化リグノセルロースバイオ原油の超臨界二酸化炭素抽出物の水素化処理」。doi :10.1021/acs.iecr.2c02109.s001 。 2024年4月6日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ ab 渋谷孝蔵; 高井健 (2022-11-16). 「冥王代海底熱水系における有機溶媒としての液体および超臨界CO2：前生物的化学進化への影響」.地球惑星科学の進歩. 9 (1). doi : 10.1186/s40645-022-00510-6 . ISSN 2197-4284.
- ^ カバレロ、アナ;デスパネ＝アユーブ、エマニュエル。マル・ディアス・レケホ、M.ディアス・ロドリゲス、アルバ。ゴンサレス＝ヌニェス、マリア・エレナ。メロ、ロッセラ。ムニョス、ビアンカ K.オジョー、ヴィルフリート＝ソロ。アセンシオ、グレゴリオ。エティエンヌ、ミシェル。ペレス、ペドロ J. (2011-05-13)。 「超臨界 CO 2 中でのメタンとジアゾ酢酸エチル間の銀触媒による CC 結合の形成」。科学。332 (6031): 835–838。Bibcode :2011Sci...332..835C。土井：10.1126/science.1204131。hdl : 10272/11557 . ISSN 0036-8075. PMID 21566191.
- ^ Deal, Alexandra M.; Rapf, Rebecca J.; Vaida, Veronica (2021-05-12). 「プレバイオティクス化学における水のパラドックスに対処するための環境としての水–空気界面：物理化学の観点」. The Journal of Physical Chemistry A . 125 (23): 4929–4942. Bibcode :2021JPCA..125.4929D. doi :10.1021/acs.jpca.1c02864. ISSN 1089-5639. PMID 33979519.
- ^ ジョセフ・F・サザーランド：細菌と古細菌の起源について、紀元前16日、2014年
- ^ ニック・レーン：重要な疑問 - エネルギー、進化、複雑な生命の起源、Ww Norton、2015-07-20、ISBN 978-0-393-08881-6 、PDF 2017-09-10にWayback Machineでアーカイブ
- ^ レーン、ニック; アレン、ジョン F.; マーティン、ウィリアム (2010-03-26). 「LUCA はどうやって生計を立てたのか? 生命の起源における化学浸透」BioEssays . 32 (4): 271–280. doi :10.1002/bies.200900131. ISSN 0265-9247. PMID 20108228.
- ^ ab Lane, Nick (2017-05-15). 「生命の起源における陽子勾配」BioEssays . 39 (6). doi :10.1002/bies.201600217. ISSN 0265-9247. PMID 28503790.
- ^ ab Galperin, Michael Y (2017-11-21). 「熱水アルカリ噴出孔の自然な pH 勾配が生命の起源に役割を果たした可能性は低いという教員意見勧告」doi : 10.3410/f.726652474.793539164 . 2024-10-07閲覧。
- ^ Da Silva, Laura; Maurel, Marie-Christine; Deamer, David (2015-02-01). 「模擬熱水条件下での塩促進RNA様分子の合成」. Journal of Molecular Evolution . 80 (2): 86–97. Bibcode :2015JMolE..80...86D. doi :10.1007/s00239-014-9661-9. ISSN 1432-1432. PMID 25487518. S2CID 15603239.
- ^ Patel, Bhavesh H.; Percivalle, Claudia; Ritson, Dougal J.; Duffy, Colm D.; Sutherland, John D. (2015 年 3 月 16 日). 「シアノスルフィドプロトメタボリズムにおける RNA、タンパク質、脂質前駆体の共通起源」. Nature Chemistry . 7 (4): 301–307. Bibcode :2015NatCh...7..301P. doi :10.1038/nchem.2202. ISSN 1755-4349. PMC 4568310. PMID 25803468 .
- ^ Deamer, David; Damer, Bruce; Kompanichenko, Vladimir (2019-12-01). 「熱水化学と細胞生命の起源」.アストロバイオロジー. 19 (12): 1523–1537. Bibcode :2019AsBio..19.1523D. doi :10.1089/ast.2018.1979. ISSN 1531-1074. PMID 31596608. S2CID 204029724.
- ^ Pearce, Ben KD; Pudritz, Ralph E.; Semenov, Dmitry A.; Henning, Thomas K. (2017-10-24). 「RNAワールドの起源：暖かい小さな池における核酸塩基の運命」。米国科学 アカデミー紀要。114 ( 43) : 11327–11332。arXiv：1710.00434。Bibcode ： 2017PNAS..11411327P。doi ：10.1073 / pnas.1710339114。ISSN 0027-8424。PMC 5664528。PMID 28973920。
- ^ Damer, Bruce; Deamer, David (2020-04-01). 「生命の起源に関する温泉仮説」.アストロバイオロジー. 20 (4): 429–452. Bibcode :2020AsBio..20..429D. doi :10.1089/ast.2019.2045. ISSN 1531-1074. PMC 7133448. PMID 31841362 .
- ^ Russell, Michael J.; Barge, Laura M.; Bhartia, Rohit; Bocanegra, Dylan; Bracher, Paul J.; Branscomb, Elbert; Kidd, Richard; McGlynn, Shawn; Meier, David H.; Nitschke, Wolfgang; Shiba, Takazo; Vance, Steve; White, Lauren; Kanik, Isik (2014-04-01). 「湿潤氷惑星における生命への原動力」.アストロバイオロジー. 14 (4): 308–343. Bibcode :2014AsBio..14..308R. doi :10.1089/ast.2013.1110. ISSN 1531-1074. PMC 3995032. PMID 24697642 .
- ^ Baaske, Philipp; Weinert, Franz M.; Duhr, Stefan; Lemke, Kono H.; Russell, Michael J.; Braun, Dieter (2007-05-29). 「シミュレートされた熱水細孔システムにおけるヌクレオチドの極端な蓄積」。米国 科学アカデミー紀要。104 ( 22): 9346–9351。doi : 10.1073 / pnas.0609592104。ISSN 0027-8424。PMC 1890497。PMID 17494767 。
- ^ West, Timothy; Sojo, Victor; Pomiankowski, Andrew; Lane, Nick (2017-12-05). 「原始細胞における遺伝の起源」. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences . 372 (1735): 20160419. doi :10.1098/rstb.2016.0419. ISSN 0962-8436. PMC 5665807 . PMID 29061892.
- ^ Whicher, Alexandra; Camprubi, Eloi; Pinna, Silvana; Herschy, Barry; Lane, Nick (2018-06-01). 「生命の起源における原始的エネルギー通貨としてのアセチルリン酸」。生命の起源と生物圏の進化。48 (2): 159–179。Bibcode : 2018OLEB ... 48..159W。doi : 10.1007 /s11084-018-9555-8。ISSN 1573-0875。PMC 6061221。PMID 29502283。
- ^ Nunes Palmeira, Raquel; Colnaghi, Marco; Harrison, Stuart A.; Pomiankowski, Andrew; Lane, Nick (2022-11-09). 「原始細胞における代謝遺伝の限界」Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences . 289 (1986). doi :10.1098/rspb.2022.1469. ISSN 0962-8452. PMC 9653231 . PMID 36350219.
- ^ ハリソン、スチュアート A.; レーン、ニック (2018-12-12). 「生命はプレバイオティックヌクレオチド合成のガイドである」。ネイチャーコミュニケーションズ。9 ( 1): 5176。Bibcode :2018NatCo...9.5176H。doi : 10.1038 / s41467-018-07220 -y。ISSN 2041-1723。PMC 6289992。PMID 30538225 。
- ^ Pinna, Silvana; Kunz, Cäcilia; Halpern, Aaron; Harrison, Stuart A.; Jordan, Sean F.; Ward, John; Werner, Finn; Lane, Nick (2022-10-04). 「普遍的なエネルギー通貨としてのATPのプレバイオティクス的基礎」. PLOS Biology . 20 (10): e3001437. doi : 10.1371/journal.pbio.3001437 . ISSN 1545-7885. PMC 9531788. PMID 36194581 .
- ^ Sojo, Víctor; Pomiankowski, Andrew; Lane, Nick (2014-08-12). 「古細菌と細菌の膜分岐の生体エネルギー的根拠」. PLOS Biology . 12 (8): e1001926. doi : 10.1371/journal.pbio.1001926 . ISSN 1545-7885. PMC 4130499. PMID 25116890 .
- ^ ハリソン、スチュアート A.; パルメイラ、ラケル ヌネス; ハルパーン、アーロン; レーン、ニック (2022-11-01). 「原始細胞における遺伝コードの出現に関する生物物理学的根拠」. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics . 1863 (8): 148597. doi : 10.1016/j.bbabio.2022.148597 . ISSN 0005-2728. PMID 35868450. S2CID 250707510.
- ^ Amend, Jan P.; LaRowe, Douglas E.; McCollom, Thomas M.; Shock, Everett L. (2013-07-19). 「細胞内外の有機合成のエネルギー論」. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences . 368 (1622): 20120255. doi :10.1098/rstb.2012.0255. ISSN 0962-8436. PMC 3685458 . PMID 23754809.
- ^ Gold, T. (1992). 「The Deep Hot Biosphere」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 89 (13): 6045–9. Bibcode :1992PNAS...89.6045G. doi : 10.1073 /pnas.89.13.6045 . PMC 49434. PMID 1631089.
- ^ Gold, T. (1992).深部高温生物圏. 第89巻. Springer Science+Business Media. pp. 6045–6049. Bibcode :1992PNAS...89.6045G. doi : 10.1073/pnas.89.13.6045 . ISBN
978-0-387-95253-6. PMC 49434 . PMID 1631089.
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ Proskurowski, G.; Lilley, MD; Seewald, JS; Fru h-Green, GL; Olson, EJ; Lupton, JE; Sylva, SP; Kelley, DS (2008 年 2 月 1 日)。「ロスト シティ熱水フィールドにおける非生物起源炭化水素生産」。サイエンス。319 ( 5863 ) : 604–607。doi :10.1126/science.1151194。PMID 18239121。S2CID 22824382 。
- ^ Degens, ET (1969).紅海の高温塩水と最近の重金属堆積物. Springer-Verlag. [ページが必要]
- ^ キャサリン・クレイン（2003年）「海の足：女性海洋学者の物語」コロラド州ボルダー：ウェストビュー・プレス。ISBN 9780813342856. OCLC 51553643.[ページが必要]
- ^ 「熱水噴出孔とは何か？」国立海洋局。アメリカ海洋大気庁。 2018年4月10日閲覧。
- ^ Lonsdale, P. (1977). 「海洋拡散中心の深海熱水噴出孔付近における懸濁物摂食マクロベントスの集積」.深海研究. 24 (9): 857–863. Bibcode :1977DSR....24..857L. doi :10.1016/0146-6291(77)90478-7. S2CID 128478123.
- ^ Crane, Kathleen; Normark, William R. (1977 年 11 月 10 日). 「東太平洋海膨の 21°N における水熱活動と山頂構造」. Journal of Geophysical Research . 82 (33): 5336–5348. Bibcode :1977JGR....82.5336C. doi :10.1029/jb082i033p05336.
- ^ ab 「Dive and Discover: Expeditions to the Seafloor」www.divediscover.whoi.edu . 2016年1月4日閲覧。
- ^ デイビス、レベッカ、ジョイス、クリストファー（2011年12月5日）。「生物学を変えた深海発見」NPR.org 。 2018年4月9日閲覧。
- ^ Corliss, John B.; Dymond, Jack; Gordon, Louis I.; Edmond, John M.; von Herzen, Richard P.; Ballard, Robert D.; Green, Kenneth; Williams, David; Bainbridge, Arnold; Crane, Kathy; van Andel, Tjeerd H. (1979 年 3 月 16 日). 「ガラパゴス リフトの海底温泉」. Science . 203 (4385): 1073–1083. Bibcode :1979Sci...203.1073C. doi :10.1126/science.203.4385.1073. PMID 17776033. S2CID 39869961.
- ^ Francheteau, J (1979). 「東太平洋海膨で発見された大規模な深海硫化物鉱床」(PDF) . Nature . 277 (5697): 523. Bibcode :1979Natur.277..523F. doi :10.1038/277523a0. S2CID 4356666.
- ^ WHOIウェブサイト
- ^ Macdonald, KC; Becker, Keir; Spiess, FN; Ballard, RD (1980). 「東太平洋海膨の「ブラックスモーカー」噴出孔の熱水流」.地球惑星科学レター. 48 (1): 1–7. Bibcode :1980E&PSL..48....1M. doi :10.1016/0012-821X(80)90163-6.
- ^ ヘイモン、レイチェル・M. ;カストナー、ミリアム(1981)。「東太平洋海膨の北緯21度における温泉堆積物：鉱物学と起源の予備的記述」。地球惑星科学レター。53 ( 3): 363–381。Bibcode :1981E&PSL..53..363H。doi : 10.1016/0012-821X(81)90041-8。
- ^ 「新たな海底噴出孔が蛇の頭を持つ神話を示唆」(プレスリリース)。EurekAlert ! 2007 年 4 月 18 日。2007年 4 月18 日閲覧。
- ^ 「Beebe」。Interridge Vents データベース。
- ^ German, CR; et al. (2010). 「超低速で広がるミッドケイマン海膨における多様な海底噴出様式」(PDF) . Proceedings of the National Academy of Sciences . 107 (32): 14020–5. Bibcode :2010PNAS..10714020G. doi : 10.1073/pnas.1009205107 . PMC 2922602 . PMID 20660317 . 2010-12-31閲覧。
- 「海洋底熱水噴出孔の探査 - 宇宙生物学者を魅了する間欠泉」SciGuru 2010年10月11日。2010年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Shukman, David (2013年2月21日). 「英国チームが海底熱水噴出孔を発見」BBCニュース. 2013年2月21日閲覧。
- ^ Broad, William J. (2016-01-12). 「40,000マイル火山」.ニューヨークタイムズ. ISSN 0362-4331 . 2016年1月17日閲覧。
- ^ レアル＝アコスタ、マリア・ルイサ;プロル・レデスマ、ローザ・マリア (2016)。 「バハ・カリフォルニア半島のコンセプシオン湾の潮間帯熱現象の地球化学的特徴付け」。Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana (スペイン語)。68 (3): 395–407。土井：10.18268/bsgm2016v68n3a2。JSTOR 24921551。
- ^ Beaulieu, Stace E.; Baker, Edward T.; German, Christopher R.; Maffei, Andrew (2013年11月). 「活発な海底熱水噴出孔フィールドに関する権威あるグローバルデータベース」.地球化学、地球物理学、地球システム. 14 (11): 4892–4905. Bibcode :2013GGG....14.4892B. doi : 10.1002/2013GC004998 . hdl : 1912/6496 . S2CID 53604809.
- ^ アレックス・D・ロジャース;タイラー、ポール A.コネリー、ダグラス P.コプリー、ジョン・T.ジェームズ、レイチェル。ラーター、ロバート D.リンセ、カトリン。ミルズ、レイチェル A.ガラバト、アルフレッド・ナベイラ。パンコスト、リチャード D.ピアース、デビッド A.ポルーニン、ニコラスVC。ドイツ人、クリストファー・R.シャンク、ティモシー。ベルシュ・スパン、フィリップ・H.アルカー、ベリンダ J.アクイリナ、アルフレッド。サラ・A・ベネット。クラーク、アンドリュー。ディンリー、ロバート JJ。グラハム、アラステアGC;グリーン、ダリル RH。ホークス、ジェフリー A.ヘプバーン、ローラ。ヒラリオ、アナ。 Huvenne、Veerle AI;マーシュ、リー。ラミレス＝リョドラ、エヴァ。ウィリアム・DK・リード、ロターマン、クリストファー N.、スウィーティング、クリストファー J.、タッチェ、スヴェン、ツヴィルグルマイアー、カトリン、アイゼン、ジョナサン A. (2012 年 1 月 3 日)。「南極海における新たな深海熱水噴出孔群集の発見と生物地理学への影響". PLOS Biology . 10 (1): e1001234. doi : 10.1371/journal.pbio.1001234 . PMC 3250512. PMID 22235194 .
- ^ Perkins, WG (1984 年 7 月 1日)。「マウントアイザのシリカドロマイトと銅鉱石体; 構造同期熱水変質システムの結果」。経済地質学。79 (4): 601–637。Bibcode :1984EcGeo..79..601P。doi :10.2113/gsecongeo.79.4.601。
- ^ ab 海底の熱水噴出孔の採掘が間もなく開始 Archived 2022-01-17 at the Wayback Machine . Nautilus ; Brandon Keim. 2015年9月12日.
- ^ Ginley, S.; Diekrup, D.; Hannington, M. (2014). 「オンタリオ州テマガミのアルゴマ型縞状鉄鉱層の鉱物学と地球化学の分類」(PDF) 。 2017年11月14日閲覧。
- ^ 「深海採掘の夜明け」。The All I Need。2006年。2021年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年8月21日閲覧。
- ^ カナダ政府、カナダグローバルアフェアーズ（2017年1月23日）。「鉱業セクター市場概要2016年 – 日本」www.tradecommissioner.gc.ca 。 2019年3月11日閲覧。
- ^ 「日本の資源を解放する」ジャパンタイムズ、2012年6月25日。
- ^ 「Nautilus 社が高品位 Au - Cu 海底硫化物地帯の概要を発表」（プレスリリース）。Nautilus Minerals。2006 年 5 月 25 日。2009 年 1 月 29 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「Neptune Minerals」 。 2012年8月2日閲覧。
- ^ Birney, K.; et al. 「海底塊状硫化物の深海採掘の可能性：パプアニューギニアの事例研究」（PDF） 。カリフォルニア大学サンタバーバラ校、B。 2015年9月23日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年11月22日閲覧。
- ^ abcdefghijklmnop Miller, Kathryn A.; Thompson, Kirsten F.; Johnston, Paul; Santillo, David (2018). 「海底採掘の概要：開発の現状、環境への影響、知識のギャップを含む」。Frontiers in Marine Science . 4 . doi : 10.3389/fmars.2017.00418 . hdl : 10871/130175 . ISSN 2296-7745.
- ^ 「深海からの宝物」Chemistry World 2007年1月。
- ^ Amon, Diva; Thaler, Andrew D. (2019-08-06). 「262 Voyages Beneath the Sea: a global assessment of macro- and megafaunal biodiversity and research efforts at deep-sea hydrothermal vents」. PeerJ . 7 : e7397. doi : 10.7717/peerj.7397 . ISSN 2167-8359. PMC 6688594. PMID 31404427 .
- ^ 海底の秘密。デイビッド・シュクマン、BBCニュース。2018年2月19日。
- ^ Devey, CW; Fisher, CR; Scott, S. (2007). 「熱水噴出孔における責任ある科学」(PDF) .海洋学. 20 (1): 162–72. doi :10.5670/oceanog.2007.90. 2011-07-23にオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ Johnson, M. (2005). 「海洋は科学者からも保護される必要がある」. Nature . 433 (7022): 105. Bibcode :2005Natur.433..105J. doi : 10.1038/433105a . PMID 15650716. S2CID 52819654.
- ^ジョンソン、M. (2005)。「深海噴出孔 は世界遺産にすべき」MPAニュース。6 :10。
- ^ Tyler, P.; German, C.; Tunnicliff, V. (2005). 「生物学者は深海噴出孔に脅威を与えない」. Nature . 434 (7029): 18. Bibcode :2005Natur.434...18T. doi : 10.1038/434018b . PMID 15744272. S2CID 205033213.
- ^ ab Mullineaux, Lauren S.; Metaxas, Anna; Beaulieu, Stace E.; Bright, Monika; Gollner, Sabine; Grupe, Benjamin M.; Herrera, Santiago; Kellner, Julie B.; Levin, Lisa A.; Mitarai, Satoshi; Neubert, Michael G.; Thurnherr, Andreas M.; Tunnicliffe, Verena; Watanabe, Hiromi K.; Won, Yong-Jin (2018-02-21). 「メタコミュニティフレームワークによる深海熱水噴出孔の生態の探究」. Frontiers in Marine Science . 5 : 49. doi : 10.3389/fmars.2018.00049 . hdl : 1912/10332 . 2296-7745 .
- ^ ab You, C.-F.; Bickle, MJ (1998年8月). 「活発な海底の塊状硫化物鉱床の進化」. Nature . 394 (6694): 668–671. Bibcode :1998Natur.394..668Y. doi :10.1038/29279. ISSN 0028-0836. S2CID 4379956.
- ^ ab 野口 拓郎; 新城 隆一; 伊藤 道弘; 高田 実也; 大森 保 (2011). 「沖縄トラフの熱水チムニーからの重晶石の地球化学: チムニーの形成と流体/堆積物の相互作用に関する考察」. Journal of Mineralogical and Petrological Sciences . 106 (1): 26–35. Bibcode :2011JMPeS.106...26N. doi : 10.2465/jmps.090825 . ISSN 1345-6296. S2CID 129266361.
- ^ ab 高政、麻子;中井俊一；佐藤文博；豊田 伸バナジー、デバブラタ。石橋純一郎（2013年2月） 「南マリアナトラフ産の重晶石含有硫化物地殻のU-Th放射性不平衡とESR年代測定」。第四紀の地質年代学。15：38～46。Bibcode :2013QuGeo..15...38T。土井：10.1016/j.quageo.2012.12.002。S2CID 129020357。
- ^ abc 藤原大成;豊田 伸内田愛;石橋淳一郎；中井俊一；高政、麻子（2015）、石橋純一郎；沖野京子。砂村道成 (編)、「沖縄トラフの海底熱水硫化物鉱床における重晶石の ESR 年代測定」、熱水系に関連する海底下生物圏、東京: Springer Japan、pp. 369–386、doi : 10.1007/978- 4-431-54865-2_29、ISBN 978-4-431-54864-5
- ^ abc Tsang, Man-Yin; Toyoda, Shin; Tomita, Makiko; Yamamoto, Yuzuru (2022-08-01). 「電子スピン共鳴年代測定における重晶石の熱安定性と閉鎖温度」第四紀地質年代学. 71 : 101332. Bibcode :2022QuGeo..7101332T. doi : 10.1016/j.quageo.2022.101332 . ISSN 1871-1014. S2CID 248614826.
- ^ 内田愛、豊田真、石橋純一郎、中井俊一（2015）、石橋純一郎、沖野京子、砂村道成（編）、「沖縄トラフおよび南マリアナトラフで採取された海底熱水硫化物堆積物中の重晶石の226Ra-210Pbおよび228Ra-228Th年代測定」、海底下生物圏と熱水系：TAIGAコンセプト、東京：シュプリンガー・ジャパン、pp. 607–615、doi：10.1007/978-4-431-54865-2_47、ISBN 978-4-431-54865-2、S2CID 129751032
さらに読む
- Haymon, RM (2014)。「中央海嶺の熱水噴出孔」。地球システムと環境科学の参照モジュール。doi :10.1016 / b978-0-12-409548-9.09050-3。ISBN 978-0-12-409548-9。
- Van Dover, CL; Humphris, SE; Fornari, D; Cavanaugh, CM; Collier, R; Goffredi, SK; Hashimoto, J; Lilley, MD; Reysenbach, AL; Shank, TM; Von Damm, KL; Banta, A; Gallant, RM; Gotz, D; Green, D; Hall, J; Harmer, TL; Hurtado, LA; Johnson, P; McKiness, ZP; Meredith, C; Olson, E; Pan, IL; Turnipseed, M; Won, Y; Young CR, 3rd; Vrijenhoek, RC (2001 年 9 月 13 日)。「インド洋熱水噴出孔の生物地理学と生態学的環境」。Science。294 ( 5543 ) : 818–823。Bibcode :2001Sci...294..818V。doi : 10.1126/science.1064574 . PMID 11557843. S2CID 543841.
{{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク) - ヴァン・ドーバー、シンディ・リー（2000年）。『深海熱水噴出孔の生態学』プリンストン大学出版局。ISBN 978-0-691-04929-8。
- Beatty, JT; Overmann, J.; Lince, MT; Manske, AK; Lang, AS; Blankenship, RE ; Van Dover , CL; Martinson, TA; Plumley, FG (2005 年 6 月 20 日) 。 「深海熱水噴出孔からの絶対光合成細菌嫌気性菌」。米国科学アカデミー紀要。102 (26): 9306–9310。Bibcode :2005PNAS..102.9306B。doi : 10.1073 / pnas.0503674102。PMC 1166624。PMID 15967984。
- グリン・フォードとジョナサン・シムネット、「Silver from the Sea」、1982年9月/10月、第33巻、第5号、サウジアラムコ・ワールド、2006年11月12日アーカイブ、Wayback Machineで2005年10月17日にアクセス
- バラード、ロバート D.、2000 年、「永遠の闇」、プリンストン大学出版局。
- Csotonyi, JT; Stackebrandt, E.; Yurkov, V. (2006 年 7 月 4 日)。「東太平洋の熱水噴出孔に生息する細菌におけるテルル酸塩およびその他の金属の嫌気性呼吸」。 応用環境微生物学。72 (7): 4950–4956。Bibcode :2006ApEnM..72.4950C。doi : 10.1128 /AEM.00223-06。PMC 1489322。PMID 16820492。
- Koschinsky, Andrea; Garbe-Schönberg, Dieter; Sander, Sylvia; Schmidt, Katja; Gennerich, Hans-Hermann; Strauss, Harald (2008)。「大西洋中央海嶺の 5°S における海水の臨界点を超える圧力温度条件での熱水噴出」。地質学。36 ( 8 ): 615。Bibcode : 2008Geo....36..615K。doi : 10.1130/G24726A.1。
- キャサリン・ブラヒック (2008 年 8 月 4 日)。「地球上で最も熱い水が発見される」。ニューサイエンティスト。2010年6 月 18 日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、熱水噴出孔に関連するメディアがあります。
Scholia には、Hydrothermal ventのトピックプロファイルがあります。
- InterRidge Vents Database – InterRidgeがホストする、既知の活発な海底熱水噴出孔の位置に関する世界規模のデータベース
- オーシャンエクスプローラー –米国海洋探査局が後援する探査に関する一般向けアウトリーチサイト
- EV Nautilusによるビデオ
- ビデオ：Schmidt Ocean