海底下の大河：地球規模の海洋地殻中の移流と生物地球科学作用（浦辺　徹郎）

研究領域名

海底下の大河：地球規模の海洋地殻中の移流と生物地球科学作用

研究期間

平成20年度～平成24年度

領域代表者

浦辺　徹郎（東京大学･大学院理学系研究科･教授）

研究領域の概要

　海洋底は、固体地球最大の境界層であり、地球内部からの熱や物質の放出に大きな役割を果たしている。本研究提案は、従来海洋におけるエネルギー・物質循環を考える上でほとんど考慮されてこなかった「海底下の流体の移流」という現象を、陸域河川に匹敵する現象、すなわち「海底下の大河」として捉え直し、かつ、その影響を地質―化学―生命の多面相互作用として解明・理解しようとするものである。また「海底下の大河」における「固体―流体―微生物の相互作用の流れ」を明らかにし、地球最大の生物圏でありながら未だその全貌が未知のままである海底下微生物圏の広がりと特徴を明らかにし、単独の科学分野では為し得ない新しい地球生命科学の領域を切り開くものである。

領域代表者からの報告

審査部会における所見

A　（研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの成果があった）

1．総合所見

　本研究領域は、地球物理学、地質学、地球化学、生物学の連携によって、海底下の熱冷水による固体地球からの生物栄養化学種の供給メカニズムと、それらによって養われる独立栄養微生物を基盤とする生態系について総合的に解明し、これによって新しい地球生命科学の創成を目的とするものである。4つの栄養化学種について、海底下にそれぞれ移流システムが存在するとする「大河」仮説を提唱し、多角的な深海底探査を行うことによって、それらが存在する海底域があることを突き止めた。同時に各栄養化学種の生成機構を解明し、主栄養化学種の違いや熱冷水の流れの構造に応じて、微生物群集の種構成やその深さ分布に多様性があることを見出した。優れた融合研究が展開され、ほぼ期待どおりの成果があった。

2．評価の着目点ごとの所見

(1)研究領域の設定目的の達成度

　異分野の研究者が調査航海を共にし、同じテーマについて複数の手法を適用して共著論文化するなど、連携を深めるための積極的な取組がなされ、優れた融合研究成果を生み出すに至った。また、仮説であった固体地球と深海底生態系の相互作用が実証的に解明され、これらを総合的に理解するための方法論を示したことにより、新たな学術分野の立ち上げに成功したと判断できる。
　一方で、当初計画されていたモデリング研究があまり進まなかった点は残念であり、今後の課題と言える。

(2)研究成果

　異分野連携と多様な手法の適用から、優れた融合的成果が生まれている。メタン・イオウ・水素・鉄の栄養化学種について海底下に熱冷水の移流システムが存在するという仮説を提唱し、複数のモデルフィールドについて多角的な深海底探査を行うことによって、その実在を突き止めた。同時にそれぞれの海底域について、岩石や堆積物と水の化学的相互作用、テクトニクス場の面から栄養化学種の生成機構を明らかにした。また、主栄養化学種の違いや熱冷水の流れの構造に応じて、一次生産微生物群集の種構成やその深さ分布に明瞭な違いがあることを見出した。

(3)研究組織

　領域代表者のリーダーシップの下、有機的に研究者の連携が進んだ点は評価できる。

(4)研究費の使用

　特に問題点はなかった。

(5)当該学問分野、関連学問分野への貢献度

　固体地球から深海底への化学エネルギーの起源と流れ、それにより維持される生態系について実証的に解明することにより、地球科学と生命科学を繋ぐ新しい学問領域の開拓がなされた。また、広く生命の起源論やアストロバイオロジーにもつながる成果を得ている。

(6)若手研究者育成への貢献度

　大学院生が出身研究室以外の環境で一カ月以上の長期研究を行う仕組みを設け、また乗船機会を若手の交流の場として位置付けるなど、各研究者の研究の幅を広げることに力点を置いた実践的な人材育成を展開した点は評価できる。