海の下には火山の種類があると言ったら信じますか?そして、そのような環境で生きられる生物が存在するのでしょうか？まあ、確かにその通りです。深海に存在する熱水噴出孔の一種です。最初のものは 1977 年に発見されましたが、地球上の生命はこれらの生態系から生まれたと主張する理論があります。熱水噴出孔とは何か、その理論とその形成方法について知りたい場合は、この「ワイルド＆グリーン」の記事を読み続けてください。
熱水噴出孔とその特徴とは何ですか?
熱水噴出孔は、地熱温度で水が流れる亀裂サイトです。これらは通常、マグマが地殻に近く、水の温度を上昇させる火山活動の場所で形成されます。
熱水流体がこれらの亀裂を通って発散すると、熱水煙突と呼ばれる一種の柱が形成されます。最も特異な水中熱水噴出孔の特徴をいくつか見てみましょう。
- 太陽光が届かないので、光合成生物が存在しません。
- 発生する水は非常に高温です。
- 熱水流体には、岩石からの重金属、硫化物、酸が高濃度で含まれています。水中の重金属汚染に関する次の記事をぜひご覧ください。
- 酸素含有量が低い。
- これらの場所の圧力は非常に高いです。
- 私たちがそこで発見した種は、これらの非常に特殊な特徴に非常に適応しているため、高度な固有性が存在します。
- それらは、長さ 46,000 キロメートルの水中の山脈である海洋海嶺系に沿って形成され、分布しています。
熱水噴出孔の動物たち
これらの環境には奇妙な特徴があるにもかかわらず、これらの空間では 550 種を超える生物が確認されています。私たちが想像するように、これらの環境で生き残るためには、彼らは優れた適応能力を持っていなければなりません。重要な側面の 1 つは細菌や共生生物との関わりです。
熱水噴出孔にいる動物についていくつか知ってみましょう。
- ジャイアントチューブワーム( Riftia pachyptila ): これは、長さ 2 メートルにもなる海洋無脊椎動物です。消化器系はありませんが、線虫に栄養を与える細菌が避難する器官であるトロフォソームは持っています。
- 毛むくじゃらのカニ( Kiwa tyleri ):小さくて白い。比較的限られた空間に生息しており、噴気孔に近づきすぎると揚げられ、遠すぎると凍ってしまいます。毛があるという事実により、熱流体から金属やその他の物質をエネルギー源として取り込み、それらを宿主とするカニの餌となる特殊なバクテリアを「培養」することができます。
- ポンペイアンワーム( Alvinella pompejana ):環形動物で、温度が 80 °C を超える噴気孔の煙突の側面に管を作ります。このような極端な温度に耐えられる理由は、バクテリアが分泌する粘液を餌にしながら、厚い層で覆い熱から遮断しているためです。
次のような種もあります。
熱水噴出孔の種類
熱水噴出孔が形成される場所に応じて、さまざまなタイプが見つかります。地表では間欠泉や噴気孔が形成されますが、海の底では別の種類の熱水源が見つかります。
- 間欠泉: 断続的かつ同期的に発生し、高さ 30 ～ 60 メートルに達する水柱と蒸気の急速かつ暴力的な噴出から始まります。これに続いて雷鳴が轟き、蒸気柱が噴出します。最後に、このサイクルを繰り返す前に穏やかな時期が来ます。間欠泉とは何か、そして間欠泉がなぜ発生するのかについては、次の「ワイルド＆グリーン」の投稿で詳しく説明します。
- 噴気孔: 蒸気とガスの混合物が継続的に放出されることです。その組成は、流体が放出される温度に部分的に依存し、酸性、アルカリ性、低温、乾燥した噴気孔が見つかります。
- 水中熱水噴出孔または水中噴気孔: それらは 1977 年にガラパゴス諸島の尾根で発見されました。深さが 200 メートル未満の場合は浅い場合もありますが、深い場合は通常深さが 2,000 メートルを超えます。後者は400℃に達し、形成される煙突の高さは60メートルに達することがあります。
熱水噴出孔が形成される仕組み
構造プレートの沈み込み系の上、または地殻や海洋尾根の亀裂では、高圧により深い亀裂が発生します。熱水噴出孔がどのように形成されるかを理解するプロセスは、以下に基づいています。
- 冷たくて濃い海水がこれらの亀裂を通って浸透し、1,200℃にも達する高温のマグマによって加熱されます。
- 加熱すると、海洋地殻の玄武岩質岩を溶解して浸出させ、鉱物元素を熱水中に放出します。その後、この流体は海底の表面に上昇し、煙突の形でこれらの鉱物を輸送して放出します。
- 冷水と接触すると、鉱物が沈殿し、その化学組成に応じて一種の白煙または黒煙が発生します。たとえば、硫化水素が沈殿すると、主に鉄などの金属硫化物が形成され、柱が黒色になります。
- ミネラルは水が接触していた岩石によって異なりますが、通常はシリカ、金属硫化物、粘土、酸化物、炭酸塩が優勢です。最後に、煙突からの液体は海水と混合して溶解し、中和されます。
熱水噴出孔理論
冒頭で熱水噴出孔について取り上げましたが、熱水噴出孔が生命の起源と密接な関係があると言ったら信じますか？実際のところ、熱水噴出孔は地球上の生命とその進化の歴史において非常に重要です。
これらの環境における生命の起源を説明する「プレバイオティックスープ」と呼ばれる理論があります。 400万年前の大気や海洋には酸素が存在せず、無機物（主にCO2、H2、CH4、SH2）を食料源とする生物が生命が誕生したと推定されています。
熱水噴出孔が溶解元素の塊、反応性ガス、熱エネルギーを伴う暖かい環境であることを考えると、後に地球上で最初の生命体を生み出すことになる最初の有機成分が形成される完璧な環境だったでしょう。熱水噴出孔のような過酷な環境でも生息できる生物。
熱水噴出孔の重要性
これまで見てきたように、熱水系は私たちにとって住みにくい場所であるにもかかわらず、多くの重要性を持つこの種のユニークな生態系を構成しています。それらのいくつかを確認してみましょう。
- 彼らは栄養分のオアシスです。数千メートルの深さの資源が非常に少ない場所にあります。
- 噴気孔が永久に消えると、そこに住んでいたすべての動物や生き物が死んでしまいます。固有種の定義と例については、この「ワイルド＆グリーン」の投稿で詳しくご覧ください。
- それらは栄養連鎖の基礎を構成しており、無機化合物をエネルギー源として使用できる化学独立栄養細菌が生息しており、これらの細菌は多数の一次消費者の食糧として機能します。ここでは、食物連鎖とは何かとその例について説明します。
さらに、熱水系の生成条件を考えると、熱水系は太陽系の他の天体に存在、あるいは存在していた可能性が高く、生命の痕跡が発見される可能性もある。
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