地球物理学者のチームは最近、ヘリコプターから巨大なワイヤーループを張り、イエローストーン国立公園上空を飛行して、隠された地下ネットワークを観測しました。彼らは、公園の地下水と土壌の電気的・磁気的特性、そして温泉がこれまで考えられていた以上に相互につながっていることを示す膨大なデータを収集することに成功しました。
イエローストーン国立公園は3,500平方マイル（約9,000平方キロメートル）の広さを誇り、その地表には数多くの温泉が点在しています。中でも最も有名なのは、園内に500以上ある間欠泉の一つ、オールド・フェイスフルです。しかし、今回の研究者たちは、地下水がどのように供給され、システム全体がどのように相互につながっているのかを詳しく解明しようとしました。その研究結果は今週、ネイチャー誌に掲載されました。
「イエローストーンの地下熱水配管システムの画像を作成しました。これは、熱水によって温められた水が地表に到達するまでの経路です」と、バージニア工科大学の地球物理学者で論文の共著者であるスティーブ・ホルブルック氏は、ギズモードへのメールで述べています。「熱水配管には明確な地質学的規制が見られます。特に、深部の断層、浅い亀裂、そして厚い溶岩流（凝灰岩と流紋岩）の底部の境界が、水の動きを導いていることが分かります。」
研究者たちは、公園上空に幅80フィート（約24メートル）の六角形の観測装置「SkyTEM」を飛ばし、2,500マイル（約4,500キロメートル）を超えるヘリコプターによる観測データを生成した。SkyTEMは、約90フィート（約27メートル）ごとに電磁パルスを地表に発射する。パルスは地表から約2,300フィート（約700メートル）まで到達し、その後、SkyTEMの検出器に反射して戻ってくる。
「ヘリコプターがフットボール場の上空を飛ぶ様子を想像してみてください。まずホーム側のエンドゾーンの奥で測深を行い、次に20ヤードライン、その次はフィールドの中央、そして反対側の20ヤードライン、そして最後にビジター側のエンドゾーンの奥で測深を行います。つまり、フィールドの全長にわたって合計5回の測深を行うのです」とホルブルック氏は述べた。「そして、これらの測深データを非常に長い横断線にわたって並べて比較することで、地下の層の様子、つまり深さや傾斜方向などを把握できるのです。」
研究者たちは磁場測定も行い、イエローストーンの地下8,200フィート（約2,400メートル）までの岩石の磁気特性に関する情報を得た。これらのデータを総合することで、地表下の導電性と抵抗性の要素、つまりイエローストーンの配管構造を地図化することができた。
この研究で明らかになった重要な点は、遠く離れた地層が地下でどのようにつながっているかという点です。オールド・フェイスフルと公園内のアッパー・ガイザー盆地は、公園内のファイアーホール・メドウズと地表からわずか650メートル下の熱水源を共有していますが、両者は互いに6マイル以上離れています。
#SkyTEM @YellowstoneNPS が #OldFaithful の配管を調査中 @USGS @UWGG pic.twitter.com/dmiMCCqMaD
— キャロル・フィン (@CarolFinn3) 2016 年 11 月 20 日
ホルブルック氏は、この熱水とのつながりは、様々な温泉の地球化学や微生物学におけるつながりも示唆していると付け加えた。イエローストーンの温泉は、極限環境生物の生息という点で他に類を見ない。灼熱の温度でも繁殖するシアノバクテリアのような丈夫な生物は、地球外生命の姿を解明しようとする科学者にとって格好の標本となる。公園内の異なる地域間で新たに発見された熱水とのつながりは、極限環境生物の進化に関する生物学者の理解を大きく変える可能性がある。
「地下水とガスが混ざる地域と微生物の多様性が極めて高い地域との関連を解明しようとしている微生物学者、我々のモデルを使って溶岩流の地図を作成し噴火量を推定している地質学者、そして地下水の流れを決定するために流路や高温・低温の流体の領域を組み込むことに関心のある水文学者と協力する予定です」と、米国地質調査所の地球物理学者で論文の筆頭著者であるキャロル・フィン氏は米ギズモードへのメールで述べた。
「将来的には、私たちのモデルと新しい深層電磁気データを統合することで、イエローストーンの浅部と深部の熱水系とマグマの関係を画像化して、システムの全体像を把握できるようになるでしょう」とフィン氏は付け加えた。
チームが収集した膨大なデータは、さらなる洞察を得るために活用されるのを待っている。今回の空中調査は、イエローストーンの基本的なプロセスを文字通り詳細に調査するための最初の一歩に過ぎない。
続き：死ぬ前に訪れるべき5つの国立公園
