InterRidge Fellowship Report

川口慎介(JAMSTEC)

沖縄トラフ堆積物を用いた熱水実験による熱分解起源メタンの特徴把握

去る2010年10月7日から11月21日まで、2010年度インターリッジフェローシッププログラムの一環として、ウッズホール海洋研究所（WHOIと略しフーイと読みます）に滞在してきましたのでご報告いたします。オフィシャルには英語でリリースされますので、こちらは半公式の日本語バージョンです。まず簡単に結論ですが、非常に素晴らしい経験をすることができました。それもこれも、すべては受入研究者であるジェフ・シーウォルド博士とテクニシャンのショーン・シルヴァが良いヤツだったおかげです。

研究活動としては、熱水の温度・圧力条件などを模した熱水堆積物反応実験を実施したわけですが、なぜこの実験が必要だったかと言いますと、沖縄トラフなど堆積物が存在する熱水域ではメタン濃度が高いことが知られており、この原因として堆積物の熱分解過程というもの想定されてきたのですが、実はその実態があまりよくわかっていなかったのです。この実験をすることで「熱水環境における有機物の熱分解的な化学組成」を明らかにできれば、堆積物の関与する熱水域でどのようなことが起こっているのかを、より良く把握することができると考えたわけです。そこで、沖縄トラフ伊是名海穴JADE熱水域で堆積物を採取して、これを熱水実験に定評のあるWHOIに持ち込み、実験をしました。実際のところ、このような実験装置は私の現在の所属である海洋研究開発機構プレカンブリアンエコシステムラボにもあるのですが、あちらが本場ですから、装置の運用について論文に書かれないような微妙なテクを知りたいというような狙いもありました。さてWHOIでの実験では、温度を上げながら適宜試料を採取し、採取した試料の分析を適当なタイミングで実施しました。実際は週一回の実験以外は、特に操作はなく、論文を書いたりして過しました。一番知りたいのは熱分解的な同位体比だったのですが、同位体分析計の調子が悪く、「装置が直ったら分析しておくよ」という言葉を信じて帰国しました。一通りの作業をジェフあるいはショーンに習い、二回目からは基本的に自分でシコシコと実験しました。実験自体は大変うまくいって、「データがすべてを物語っている」とジェフが言うように、そのまま論文にできるほど、素晴らしいデータが取れております。やったね。

　滞在40日目にはセミナー発表もしました。WHOIや近隣のウッズホール海洋生物学研究所（こちらはWHMBL、あるいは単にMBLと略されます）に所属する熱水やインターリッジに関連する研究者に声かけをして開催されました。英語で40分間話しっぱなしというのは大変にしんどいものでしたが、幸いみなさん興味を持ってくれたように感じました。セミナーの後にはクリス・ジャーマン博士のお部屋で、今後のJAMSTECあるいはWHOIの航海計画と協力可能性を語り合いました。

　滞在中はWHOIのゲストハウスという2階建て2LDKの部屋で暮しましたが、なかなかに快適なものでした。前半はルンタオという中国人、後半はマークという米国人とハウスシェアをしましたが、二人とも良いヤツでした。WHOIのサッカーチームにも混ぜてもらって、昼休みを満喫しました。なんといっても、われわれ非英語圏の人間は常々英語アレルギーのようなものを感じていますが、これが概ね払拭されたのも、今回の成果と言えるでしょう。このような取り組みが今後も継続され、好機に浴する学生やポスドクがうまれることは非常に良いことではないかと思います。最後になりましたが、このフェローシップを推進するために尽力いただいた皆さんに感謝申上げます。

（以下、英語版公式レポート）

An experimental study for characterizing thermogenic methane at　sediment-covered hydrothermal systems

I visited Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) from 07/10/2010

to 22/11/2010, supported by an IR postdoctoral fellowship program for

international collaborative research. The visit was very successful

and my special thanks goes to the host scientist Dr Jeff Seewald and

his colleague Sean Sylva for their great help and kindness. They

supported me not only to carry out experiment smoothly but also to

live in the US for the first time.

An experiment to investigate fluid-sediment interaction under

hydrothermal condition (pressure, temperature, and natural

water-sediment ratio) was carried out to determine (refine) the

typical thermogenic characteristics to the methane and the relative

molecules (H2, CO2, and hydrocarbons). Origin of abundant methane in

the sediment-associated hydrothermal fluid has long been debated but

not much known. While geochemical diagnosis was often used for

investigating the origin, typical geochemical signature of the

thermogenic products associated with hydrothermal activities remains

unidentified. The experiment had been expected to fill in this

critical data gap in our knowledge on generation of sedimentary

methane and other reducing gases. Once the thermogenic signature is

better constrained, these chemical characteristics can be used to

better model the proportions of mixed biogenic/thermogenic gases in

the venting fluids at sediment-associated fields. For this purpose,

seafloor sediment taken from the JADE hydrothermal site, Okinawa

Trough, was used as a starting material and was put into a

flexible-cell hydrothermal apparatus in WHOI that was well established

for fluid-solids reaction experiments. Stepwise heating and temporal

samplings were continued for six weeks during my seven weeks stay. The

chemical composition of sampled fluid was analyzed by ion

chromatography and gas chromatography, while some aliquots of the

samples were preserved for future analyses on stable carbon and

hydrogen isotope ratios of hydrocarbons. All the operations on the

experiment were first done by Jeff/Sean and then on my own. The

experiment went well without a major problem and excellent,

publishable dataset was obtained.

Later on, a seminar to introduce my research to the people related to

the InterRidge and/or hydrothermal activity was organized. A

forty-minutes talk in English was indeed very hard for me, also as a

non-native English speaker; however I believe that everyone could

understand me and got interested in my research. After the seminar, I

had a chance to discuss with Dr Chris German about the future

collaborative cruises between JAMSTEC and WHOI.

During my visit, I lived in one of the WHOI guest houses. It was very

comfortable and I had two roommates: Longtao Sun from the South China

Sea Institute of Oceanography who is to collaborate with Dr Jian Lin,

and Mark Van Middlesworth, an WHOI Engineer Assistant II in the Deep

Submergence Lab from the Applied Ocean Physics and Engineering

department. They were both nice to me. I could also enjoy being in the

WHOI soccer-football team and loved playing football on lunch breaks.

My visit as the IR fellowship program also removed my allergy-like

barrier against English-speaking world that had been one of the

biggest problems I used to have. I hope that this program continues to

provide opportunities for many students/postdocs from around the

world. Finally, I would like to thank everyone who keeps the

fellowship program running for their great efforts and warm support.