世界初、海底資源の広域分布を可視化し面積を算出する方法を確立

千葉工業大学の次世代海洋資源研究センターは、海底の広い範囲に分布する海底鉱物資源について音波を用いて効率的に探査する手法の研究開発を、産業技術総合研究所、東京大学、海洋研究開発機構、および神戸大学との共同研究として進めているが、このほど南鳥島周辺の排他的経済水域(EEZ: Exclusive Economic Zone)に分布するマンガンノジュールマンガンノジュールを対象とした研究成果として、広範囲を網羅的に調査した中からマンガンノジュールが密に分布する領域(マンガンノジュール密集域)を地図上に示し、その面積を正確に算出する方法を世界で初めて確立した、と発表した。

具体的には、計5回の研究航海で調査した南鳥島EEZ内約155,500km2の範囲の中の40%、約61,200km2にも及ぶ広大な海底がマンガンノジュール密集域であることを突き止めた。密集域は特定の反射強度(今回の観測データの基準では5.72dB)以上の場所に対応しており、その面積は四国と九州を足し合わせた面積に匹敵し、南鳥島EEZ全体(約430,000km2)の14%に相当する。

同研究グループは2016年に、船から発した音波が海底で反射する強度(海底の音響特性)と有人潜水調査船しんかい6500(海洋研究開発機構所有)を用いて肉眼で観測した海底の地質の特徴(特にマンガンノジュール密集度)の変化が良く対応することを見出し、音波の反射強度が資源探査に有効であることを発表。同時に、高い反射強度の領域が南鳥島EEZ南東部に広く分布し、いずれもマンガンノジュール密集域であることを示した。この発表時に解析した音響データは、2016年までに同研究グループが取得したものの一部だったが、今回は精度の良い音響データが取得された計5航海のデータを全て結合し、さらに2017年に行ったしんかい6500を用いた新たな海底観察の結果も加えて、全ての情報を統括した。

今回の成果のポイントは、密集域とそれ以外の場所とを分ける反射強度の閾値(今回の場合は上記の5.72dBという値)をdB値の頻度分布図の解析により客観的に見出せるようになったことであり、それが今まで困難だった複数の反射強度データの結合、密集域の広域的な可視化、および正確な面積算出につながった。分布図が示す密集域は南鳥島EEZ内のさまざまな海域に及んでいるので、南鳥島EEZの残る3分の2の未調査海域を考慮すれば、さらに面積は広がると予想できる。

同探査手法が適用できるのは現時点でマンガンノジュールのみだが、周辺に分布するコバルトに富むマンガンクラストも同様に高い反射強度を示しており、同じ(または類似した)音波探査手法が使える可能性がある。また、今回開発した複数の音響データを結合する方法は、ヒストグラム解析という一般的に用いられる解析手法に基づくもの。原理的には、現存する、または今後取得するさまざまな海域の反射強度データを同一基準で結合し、全海洋に及ぶ“超”広域資源探査をも可能にする。さらに、データ結合の概念は、熱水性硫化物鉱床などの調査に用いられる他のさまざまな音響観測機器のデータにも適用可能であると考えられる。今回の成果は、深海底に眠る次世代海洋資源の探査・開発の歴史における重要なマイルストーン、と評価している。