アメリカのイエローストーン国立公園には、観光客が時計を見ながら待つ特別な場所があります。平らな地面で何の気配もなかったのに、決まった時刻になると熱湯と水蒸気が空高く噴き上がるからです。数分間続いた水柱は何事もなかったかのように消え、1時間あまりたつと再び噴き上がります。大地が一定のリズムで息を吐き出しているようなこの自然の噴水こそが「間欠泉（Geyser）」です。
間欠泉とは、簡単に言えば「地下で温められた地下水が一定の間隔をおいて水蒸気とともに勢いよく噴き出す温泉」を意味します。いつも湯がたまっていたり静かに湧き出したりする普通の温泉と違い、休んでは噴き出すことを繰り返す点が最大の特徴です。
本記事では、間欠泉という名前の由来とできる条件から、水が噴き出す仕組み、世界の代表的な間欠泉、そして間欠泉が消えやすい理由と隠れた価値までを順に見ていきます。
地中の圧力鍋、間欠泉の秘密
名前の由来とできる条件
英語のgeyserという単語は、アイスランド南西部にある間欠泉「ゲイシール（Geysir）」の名前に由来します。アイスランド語で「噴き出すもの」という意味で、この言葉が18世紀後半に英語に入ると、同じ現象を指す一般名詞になりました。
間欠泉は火山地帯ならどこにでもありそうですが、実際には地球上でも指折りの珍しい地形です。次の三つの条件が同時にそろわなければならないからです。
- 熱（Heat）：地下の浅いところにマグマがあり、周りの岩石を熱くしている必要があります。
- 水（Water）：雨水や雪解け水が地下深くまでしみ込み、絶えず補給されなければなりません。通常は約2,000mの深さまで下りて、熱い岩石と出会います。
- 配管（Plumbing System）：水をためておく貯留空間と地表へつながる細い通路が、ちょうどよい形でそろっていなければなりません。
特に三つ目の条件が厳しいものです。岩盤がもろいと噴出のたびに通路が削られ、間欠泉はすぐに壊れてしまうからです。そのため、温泉や泥火山、噴気孔の多い火山地帯でも、実際に水を噴き出す間欠泉はまれにしか現れません。
水が空へ噴き上がる仕組み
間欠泉の仕組みは台所の圧力鍋に似ています。おおよそ次の三つの段階を経て、1回の噴出が起こります。
（1）水が満ちて熱くなる
地下水が貯留空間と通路を満たす間、下のほうの水は熱い岩石に温められます。通路が細いため、水が上下に混ざって冷える対流があまり起こりません。
（2）上の水がふたの役割をする
上に積み重なった水柱の重さが下の水を押さえつけます。圧力が高いと沸点も上がるため、底の水は100℃をゆうに超えても沸騰できず、液体のまま持ちこたえます。このような水を過熱水といいます。
（3）圧力が抜けて一気に沸騰する
ついに底で気泡ができて上昇すると、噴出口から水が少しあふれ出します。水柱が軽くなって圧力が下がった瞬間、過熱水が一気に水蒸気に変わって体積が大きく膨らみ、水と蒸気が噴出口の外へ勢いよく噴き出します。
噴出が終わると、残った水が沸点より下まで冷え、再び地下水がしみ込んで、同じ過程が最初から繰り返されます。また、間欠泉の噴出口の周りには白っぽい石や灰色がかった石が積もりますが、これは熱水に溶けていたケイ酸が地表で冷えて沈殿してできた珪華（Geyserite）です。
世界の代表的な間欠泉
間欠泉は大きく2種類に分けられます。水たまりから何度も激しく弾けるように噴き出す噴水型間欠泉（Fountain Geyser）と、珪華が積もってできた円錐形の丘から細い水柱が絶え間なく噴き上がる円錐型間欠泉（Cone Geyser）です。
イエローストーン国立公園（Yellowstone National Park）
世界で最も間欠泉が多い場所で、約300～500か所が集まり、地球全体の間欠泉のおよそ半分を占めています。代表格のオールド・フェイスフル（Old Faithful）は1870年に探検隊が名付けた円錐型間欠泉で、平均約92分ごとに噴出することから「忠実な老兵」という名前を得ました。同じ公園のスチームボート（Steamboat）間欠泉は、現在活動している間欠泉の中で最も高く、大噴出のときには水を90m以上も噴き上げます。ただし噴出の間隔は3日から数十年までばらばらで、いつ噴き出すのか予測するのは困難です。
アイスランド（Iceland）
名前の由来となったゲイシールは、活動期と休眠期を行き来しています。すぐそばのストロックル（Strokkur）は数分ごとに数秒間水を噴き上げ、どんな観光客でも噴出の場面を簡単に見られる名所になりました。
このほか、ロシアのカムチャツカ半島、チリのエル・タティオ、ニュージーランドの北島なども、間欠泉が集まる代表的な地域に挙げられます。
消えやすい間欠泉と隠れた価値
間欠泉は長持ちする地形ではありません。通路に鉱物が積もってふさがったり、地震で地下の構造が変わったりすると、噴出が止まることもあります。人の手も大きな脅威です。見物人が投げ込んだ石やごみで噴出口がふさがれて死んでしまった間欠泉は少なくなく、近くに地熱発電所ができて地下水をくみ上げたところ噴出が止まった例もあります。
一方で間欠泉は、生命の限界を考え直させた場所でもあります。1960年代までは、科学者たちは約73℃を超えると生命は生きられないと考えていました。しかしイエローストーンの熱水から高温を好む細菌が次々と見つかり、そのひとつであるテルムス・アクアティクス（Thermus aquaticus）から得られた熱に強い酵素は、遺伝子検査に使われるポリメラーゼ連鎖反応（PCR）の中核となる材料になりました。間欠泉の周りが黄色、オレンジ、緑に染まって見えるのも、こうした微生物のおかげです。
地球の外でも似たような噴出が観測されています。土星の衛星エンケラドゥスの南極付近では水蒸気の噴流が、海王星の衛星トリトンでは窒素が噴き出す様子がとらえられました。
地中の熱と水、そして絶妙な配管が出会って初めて生まれる間欠泉は、地球が生きて動いているという事実を目の前で見せてくれます。噴き上がる1本の水柱に込められた圧力と沸点の科学に思いを巡らせること、それが生きている地球を読み解く科学の第一歩です。
