日光の届かない数千メートルの海の底は、冷たく暗く、食べ物の乏しい砂漠のような場所だと長いあいだ考えられてきました。ところが1970年代の終わり、その暗闇の真ん中に黒い煙を噴き上げる煙突が立ち、まわりに二枚貝や真っ赤なえらを付けた管状の虫がびっしりと集まって暮らす光景が、初めて人の目の前に現れました。科学者でさえ信じがたかったこの光景を生み出した主役こそ、熱水噴出孔です。
熱水噴出孔（Hydrothermal Vent）とは、地球内部の熱で熱せられた水が海底の割れ目から噴き出す場所のことです。大陸を動かすプレートが互いに離れていく海嶺の近くに主に集まっており、地球が地質学的に生きていて、表面に水が豊富にあるからこそ生まれる現象です。
本稿では、この噴出孔がどのように発見されたのか、黒い煙突がどんな仕組みで育つのか、日光なしで生きる生物は何を食べているのか、そしてまったく違う仕組みで動くロストシティまで、順に見ていきます。
海底の熱い泉が生み出すもう一つの世界
1977年、潜水艇の窓の外に現れた思いがけない生命
1977年2月、アメリカの深海潜水艇アルビン（Alvin）に乗った研究チームが、ガラパゴス海底地溝で温かい水が湧き出す割れ目と、そのまわりに群がる生物を直接観察し、試料を採取しました。この調査には、オレゴン州立大学のジャック・コーリス（Jack Corliss）をはじめ、多くの地質学者が参加しました。
（1）予告されていた発見
1976年、スクリップス海洋研究所が深海で曳航するカメラで異常な信号を先にとらえ、翌年同じ場所に戻って目で確かめました。
（2）黒い煙の発見
1979年春、東太平洋海膨の北緯21度の地点で、アルビンが黒い粒子を噴き出す煙突を見つけ、これがブラックスモーカーと呼ばれるようになりました。
（3）思いがけない風景
光がまったくない場所なのに、生物があふれていました。この生命が日光ではない別のエネルギーで生きているという事実は、その後の研究で少しずつ明らかになりました。
沸騰しない400度の水と育っていく煙突
噴出孔のまわりの海水は約2度と冷たいのに、噴き出す水は60度から、高いものでは400度を超えることもあります。大西洋中央海嶺の南部では、464度が一時的に観測されたこともあります。それでも水が水蒸気にならないのは、水深2,500メートルの圧力が約250気圧に達するためです。
（1）鉱物が固まる瞬間
熱い水には地殻から溶け出した金属や硫黄の成分がたっぷり含まれており、この水が冷たい海水と出会うと鉱物が一気に沈殿して煙突の壁になります。
（2）黒色の正体
最初に硫酸カルシウム系の鉱物である硬石膏が積もり、続いて銅・鉄・亜鉛の硫化物がすき間を埋めます。黒い煙は、この硫化物の粒子がつくる色です。
（3）速く育つ塔
煙突は1日に約30センチずつ伸びた記録があり、高さが60メートルに達するものもあります。1996年には、オレゴン沖でゴジラというあだ名の付いた40メートルの煙突が自ら崩れ落ちたこともあります。バリウム・カルシウム・ケイ素の成分が多く温度の低い噴出孔は白い煙を出し、ホワイトスモーカーと呼ばれます。
煙突から出た水はまわりの海水より軽いため上へ昇って広がり、こうして散らばった金属成分は海の鉄の循環にも一役買っています。
日光の代わりに化学物質を食べる生態系
噴出孔のまわりの生物密度は、周辺の海底より1万倍から10万倍も高いとされています。この豊かさを支えているのは、硫化水素のような化学物質からエネルギーを得て養分をつくる細菌です。光合成が光で行うことを、化学合成は化学物質で行っているわけです。
（1）口も腸もない虫
チューブワームのなかでもリフティア（Riftia pachyptila）は口と消化管がなく、体内の栄養体という器官にすむ細菌がつくった養分を受け取って生きています。この共生は1981年になってようやく明らかになりました。
（2）毒を運ぶ赤いえら
硫化水素はほとんどの生物にとって毒ですが、チューブワームの赤いえらの中のヘモグロビンは酸素と硫化水素を一緒に運び、細菌に渡します。
（3）食物連鎖の上の層
細菌をかじって食べる小さな甲殻類の上に、エビ、カニ、巻貝、タコまでが層をなして続きます。
これまでに噴出孔で見つかった新しい生物種は300種を超えます。2001年にインド洋のかいれいフィールドで初めて報告されたウロコフネタマガイは、カルシウムではなく硫化鉄で体を覆う鎧をまとっています。ただし、この生態系が太陽とまったく無関係だと言うのは言い過ぎです。ここの生物も、光合成によって生まれた海中の酸素に頼っているからです。
ロストシティと、まだ開かれたままの問い
2000年12月、大西洋中央海嶺の脇にあるアトランティス海台（Atlantis Massif）で、まったく違う噴出孔地帯が見つかりました。その名もロストシティです。火山の熱ではなく、マントルの岩石と海水が出会って起こる化学反応の熱で動いており、水温は40度から90度と低く、水は強いアルカリ性です。ここでは少なくとも3万年続いた活動の跡が確認されており、寿命の短い黒い煙突よりはるかに長く持ちこたえてきた場所と評価されています。
- ブラックスモーカー（Black Smoker）：火山活動が熱源で、数百度の酸性の水に金属硫化物が豊富です。
- ロストシティ（Lost City）：マントル岩石の蛇紋岩化反応が熱源で、水素とメタンを出し、白い炭酸塩の塔が立ちます。
- ポセイドン（Poseidon）：ロストシティでいちばん大きな塔で、高さは約60メートルに達します。
- 生命の起源（Origin of Life）：こうした噴出孔が生命のゆりかごだったという仮説がありますが、学界の論争は続いています。
知られている活動中の噴出孔地帯は2009年時点で約500か所で、そのうち半分近くは直接見た場所ではなく、水中の信号から推測しただけの場所です。海底のうちよく知られているのは1パーセント未満だという評価もあるほど、探査すべき場所はまだたくさん残っています。最も深い噴出孔は、カリブ海のケイマン海溝の水深約5,000メートル地点で確認されました。見えない場所に何があるのかを最後まで知りたがる心、それが熱水噴出孔探査の第一歩です。
