VOYAGE

著者プロフィール
マスターNobu（江口暢久）
京都生まれ。琉球大学理学部海洋学科卒業。東京大学大学院理学系研究科修了。東京大学海洋研究所では、有孔虫の研究で博士（理学）取得。その後、高知大学などを経て、サイエンスコーディネーターとして統合国際深海掘削計画（IODP）にかかわる。現在は、海洋研究開発機構（JAMSTEC）の地球深部探査センター（CDEX）でサイエンスオペレーションマネージャーとして勤務。仕事柄、世界を飛び回る日々。趣味は、料理と読書と銀塩写真の撮影とカメラの収集。

 

JFAST航海記

第3話

はじめの一歩

◎前回までのあらすじ

2011年3月11日の震災で大津波に遭遇した、地球深部探査船「ちきゅう」は、傷ついた船体をどうするか、という頭の痛い問題を抱えながら、新たなチャレンジに向けて動き始めた。
国際会議に参加するためにエジンバラへ飛んだ私は、横浜にあるJAMSTEC地球深部探査センター（CDEX）の見解を世界中の研究者たちに伝える任務を果たした後、巨大地震が発生した原因の解明に向けて研究者たちが新たに提案した”緊急掘削”を実現できるのか、判断を迫られる側に立っていた。調査「できる」と言ったものの航海の準備期間は限られている。いったい何から手をつければいいのやら…。

◎前代未聞の掘削オペレーション

京都大学のジム・モリ教授がリードした会議が、巨大地震の震源を緊急掘削する必要性をまとめたのは震災から2か月後の5月18日のことだった。緊急掘削が科学的に本当に重要なのか、改めて統合国際深海掘削計画（Integrated Ocean Drilling Program;IODP）の中での慎重な検討と並行して、私が所属する横浜のJAMSTEC地球深部探査センター（CDEX）では、技術的検討が進められていた。
海洋科学掘削は、そのほぼ全てを石油掘削技術に依存している。石油などの商業的な掘削では、海底下ドリルパイプ長8,000 m級の掘削は近年ふつうに行われるようになってきている。「ちきゅう」も総延長1万m のドリルパイプを持ち、設計コンセプトでは、世界レベルの掘削が可能になっていた。
しかし、設計コンセプトと現実は往々にしてずれる。特に、今回の緊急掘削は、必要とされるドリルパイプ長は8,000 mだが、その内訳が問題だった。つまり、水深7,000 mという深海底の狙った位置に正確にパイプを下ろすだけでも大変なのに、さらにその海底下から1,000 mの孔（あな）を掘る掘削は前例のないことであった。

◎350トンのパイプを操る

海底に孔を掘るだけなのに、何をそんなに騒いでいるのか、と思う読者もいるだろう。海底の下を掘るためには、大きく分けて2つの作業を完璧に実行する必要がある。
・船を海上の一か所に留める。
・船からドリルパイプを下げて海底面から下を掘る。
こう書くと単純だが、大海原に浮かぶ船の上では困難が伴う。
まず、潮流や波の影響を受ける船を海上で一か所に留めておくためには、最新鋭の自動船位保持システム（Dynamic Positioning System、DPS、ディーピーエスと呼ぶ）がフル稼働する。GPS衛星からの電波と海底に設置したトランスポンダーと呼ばれる音波発信器を使い、船が自分の位置を計算し、６基のスラスター（360度回転するプロペラ）をコントロールして、自分の位置を保つ。このシステムのお陰で、よほど海況が悪くならない限り、巨大な「ちきゅう」を数メートルの範囲に留めておくことができる。

ドリルパイプは、鋼鉄製で一本の長さが約10 m、直径が15-16 cm。「ちきゅう」では、このパイプを４本ずつ事前につないでおいてパイプラックに立てかけておく。４本つなぎのドリルパイプは「1 スタンド」と呼ばれ、1スタンドを順番につないで掘削ターゲットの海底に下ろしていくのだ。

単純計算で、１スタンドが約40mなので、今回の緊急掘削で研究者たちが狙うターゲットの水深7000m地点から、海底下1000mを掘削するためには、200スタンド、つまり800本のドリルパイプが必要になる。重さにして約350トンのパイプをモーターに繋いで船上からぶら下げ、回転させながら海底を掘り進むのだ。

ドリルパイプは掘削するだけではない。海底下に到達できるのはドリルパイプだけなので、例えば、長期観測機器を掘った孔（あな）に長期観測機器を設置する作業でもドリルパイプを利用する。つまり、一筋のドリルパイプが、船上の技術者・研究者と深海底をつなぐ手となり、海底下でのあらゆる作業を担う。

◎成功への布石

前述の通り、地球深部探査船「ちきゅう」が誇る自動船位保持システム（DPS）は、６基のスラスターを使って、船体の位置を保持するのだが、今回のJFAST航海での問題は、そのうちの一基が、東日本大震災での津波によって損傷し海中に落ちてしまったことだった。

JFASTの航海までに、このスラスターが復旧する見込みはまったくない。自動船位保持システム（DPS）を制御するソフトウェアは、スラスターが６基ある前提でその能力を発揮する仕様だが、実際に稼働できるのは５基。難易度の高いチャレンジを成功に導くためには、ハードを制御するソフトウェアの書き直しで対応するしかない。
しかも、今回の緊急掘削は海底下を掘削したあと、孔の中に温度計を設置する計画だ。簡単に手順を書けばこのようになる。

【緊急掘削の手順】
深海7,000mの海底下に1,000mの孔を掘る。
↓
ドリルパイプを一旦船上に回収する。
↓
ドリルパイプの先に観測機器をつける。
↓
海底に向けてドリルパイプを再び降ろし、
掘った孔に観測機器を再挿入する。

いくら自動船位保持システム（DPS）の性能が優れていても、ドリルパイプを降ろすだけで、7,000m先の掘削孔にそのまま再挿入できる訳はない。解決策として我々は新たに、アンダーウォーターTV（UWTV）という名の水中カメラシステムをドリルパイプに沿わせて海底に降ろし、海底の状況をモニターしながらオペレーションすることにした。ドリルパイプが我々の手なら、水中カメラは我々の目である。

◎8月１日、掘削提案書提出

研究者サイドの準備は着々と進んでいた。掘削提案書を出すように指示された2011年8月1日には、京都大学のモリ教授ほか総勢28名の研究者による、「東北地方太平洋沖地震調査掘削（Japan Trench Fast Earthquake Drilling Project ：略称は本連載のタイトル「JFAST」）」というタイトルの掘削提案書が提出され、国際研究プログラムのIODP に受理された。モリ教授たちは、この掘削提案書の要旨でプロジェクトの緊急性を以下のように説明した。
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本計画の重要な点は、今回の地震で動いた断層への緊急対応掘削である。我々は、地震発生後すぐにしか手に入れることができない、時間とともに減少してしまう情報を得ることに焦点を当てる。最も優先されるべきは、断層に残された、地震によって生じた摩擦熱の温度を計測することだ。
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どんな科学掘削も、研究者サイドと掘削を行うオペレーションサイドの意思の疎通、コミュニケーションが「要」となる。研究者サイドは、どのような科学目的で、どこをどれだけ掘って、どんな計測をし、どれだけサンプルを取る必要があるかを説明する。
対して掘削のオペレーションサイドは、研究者が求める条件を達成するために、どの観測機器を準備して、何を新たに開発して、どのように掘削を行うのか、そして何よりも、目的を達成するために必要な予算を検討する。時には、科学者の要望と、オペレーションの現実が合わずに、科学目的に優先順位をつける必要も出てくる。
8月22日から24日のあいだ蔵王で開かれた科学計画委員会で、8月1日に提出された掘削提案書とその評価結果が検討された結果、統合国際深海掘削計画（IODP）は、「JFAST航海」に正式に取り組むことが決まった。
直後に、IODPの中央管理組織（IODP-MI）は、研究者、CDEX、そしてIODP-MIからなるプロジェクト・マネージメント・チーム （PMT）を設置した。このチームが、これから数か月続く航海・掘削計画作成のための要となった。

◎航海のリーダーを決める

科学掘削航海には、共同首席研究者と呼ばれる二人の研究者が選ばれる。彼らは、乗船してくる「サイエンスパーティー」と呼ばれる研究者集団のリーダーとしてプロジェクトを推進する。だからこそ、共同首席研究者の人選が航海の成功に結びつくと言っても過言ではない。
プロジェクトチームは、科学計画委員会の進言を受け入れつつ、共同首席研究者のふたりを選定した。
一人目は、この連載の読者にはすでにおなじみの京都大学のモリ教授。緊急掘削をはじめに提案した人物だ。もう一人は、5月18日に品川の京都大学東京オフィスで開かれた詳細検討グループ会議に出席し、掘削提案書の作成にかかわった28人の研究者の一人でもある、テキサスA&M大学のフレッド・チェスター教授の名が挙がった。
9月8日、私はチェスター教授に共同首席研究者になってくれるように依頼するeメールを送った。
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Subject: 緊急対応掘削計画に関して、共同首席研究者をやってもらえますか？

親愛なるフレッド、

ひょっとすると、その後、緊急対応掘削計画がどうなっているのか心配しているかと思います。提出された掘削提案書は８月の科学計画委員会で正式に承認され、できるだけ早い時期に実行すべきという提言をもらいました。
IODP-MIはこのプロジェクトをIODP第343次航海呼ぶことに決め、我々地球深部探査センターといっしょにプロジェクトチームを作りました。このチームの最初のタスクは、この航海の共同首席研究者を選ぶことで、今朝行ったPMTの電話会議で、あなたがジム・モリ教授とともに、最優先の共同首席研究者の候補に選ばれました。
今の予定では、この航海は2012年4月1日にスタートし、45日間のオペレーションが予定されています。港に戻ってくる予定は2012年5月18日になります。
この航海の共同首席研究者をやってもらえるかどうかをお聞かせください。
できるだけ早い返事をまっています。
もし、懸念や質問があったらいつでも連絡ください
Nobu
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9月9日、チェスター教授からの返信。
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Nobu

こんなメールをもらうとは夢にも思っていなかった。でも、これほど重要な航海の共同首席研究者に選ばれたことをとても誇りに思う。もちろん、ぜひやりたいと思うし、そのスケジュールも大丈夫そうだ。
家族にはすぐに相談したが問題なし。このあと、上司と学部長とは話をしなくてはいけないけれど、まぁそっちも問題ないと思う。最終的な確認は来週の月曜か火曜には連絡できると思う。
もちろん、このあといろいろ質問は出てくると思うけど、とりあえずは、航海までのざくっとした予定を教えてもらえるかな？　会議とか旅行の必要性とか。
よろしく！
フレッド
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首尾よく二人の共同首席研究者が決まり、研究者サイドの準備は、ようやく、はじめの一歩を踏み出した。しかし、ほっとしたのも束の間、我々オペレーターのやることは山積みだ。ただ、その山がどれほど高いのか、2011年9月の時点で分かっていたのは一人もいなかった。

つづく