科学的海洋掘削の未来に対する野心的なビジョン

1966年の夏は地球科学の噴水となった時期でした。 同年6月24日、版構造論に対する造形的アイデアと観察が数多くの討論と出版物で引き続き浮上し、国立科学財団（National Science Foundation, NSF）とカリフォルニア大学の摂政は重大な契約に署名しました。 最初のステップの設定 深海掘削プロジェクト（DSDP）。

DSDPの目的は、世界中の海底コアサンプルを収集して科学的探索を行うことでした。 このコアは、研究者が海底構成と年齢を研究し、天然資源を探索し、そうでなければ地球の深海環境に関するさまざまな質問に情報を提供するのに役立ちます。 わずか2年後の1968年7月、著名な科学者からなるチームが テキサス州オレンジから出発、D/Vに乗る グロマチャレンジャー、メキシコ湾と西大西洋のサンプルサイトに向かいます。 これはDSDPレッグ1でした。 しばらくの間、DSDP Leg 3は熱帯で新しい海底が生成されるという確かな証拠を提供するサンプルを検索し、プレート構造論をさらに支持しました。

55年後、 275以上の探検 海洋掘削プログラム、統合海洋掘削プログラム、国際海洋発見プログラム（IODP）などのDSDPおよびその後のプログラムを通じて完了しました。 これらの探査は、純粋な発見を可能にし、地球圏、生物圏、そして地球全体の基礎知識を明らかにする驚くべき結果をもたらしました。 海洋掘削プログラムはまた、石油とガス資源につながった塩ドームの発見などの深い生物圏の拡張された知識を通じて経済的収益を生み出し、ピストンコアリングの技術の発展につながり、多数の訓練機会を提供しました。 次世代探検家のための科学および工学教育。

これらの利益は、プログラムへのビジョン的で長期的な投資を検証しただけでなく、地球の健康と持続可能性についての私たちの理解に不可欠でした。 例えば、掘削、分析、およびコアリカバリの継続的な発展は、地球の気候予測を改善するために必要な高気候および高生分解学の記録の時間的および空間的分解能を増加させた。

科学的海洋掘削のサポートを拡大することは、韓国における科学、技術、工学、数学（STEM）研究の長期的な健全性を確保するために不可欠です。 また、地球上でより持続可能で包括的な未来を構築し、他の世界の地質学、形態、および機能への洞察を得るためにSTEMの役割を強化するために不可欠です。

未来のためのフレームワーク

2018年と2019年に、国際的な地球科学者コミュニティが一緒に集まり、科学的海洋掘削のためのビジョンのある計画を確立しました。 この努力は、そのような掘削に対する拡張された支援の科学的、社会的投資収益の広大な可能性を強調し、その結果、「IODPの2050科学フレームワーク」と題されています。科学的海洋掘削による地球探検」 この合意フレームワークは、23カ国の科学者の草の根の意見に基づいて作成され、2011年に科学海洋掘削コミュニティで実施された6つの主要国際ワークショップを通じて始まりました。 オーストラリアとニュージーランド、中国、 ヨーロッパ、インド、日本、アメリカ。 ワークショップには、女性（30％）と初期のキャリア学者（40％）が代表する650人以上の科学者が参加しました。

「地球探検」は、地球科学の分野における主要な課題に焦点を当てた戦略的目標を提示しながら、野心的な未来を計画します。 これらの課題には、地球の生命体の居住可能性の限界、地球の気候システムのさまざまな側面（大気の二酸化炭素濃度が高い場合の海面上昇と氷上の安定性に関するフィードバックとティッピングポイントを含む）、生命体の理解の向上が含まれます。 地殻の循環、海底拡散中のエネルギーや物質の全球循環、社会に影響を及ぼす地震や津波などの地球物理学的リスク。

フレームワークで詳しく説明されている5つの主要な取り組みは、必要なコアサンプルと知覚記録を確保し、戦略的目標と社会的に重要な問題を解決するための統合ロードマップを提供します。 例えば、「深い地球探査」の取り組みは、地球の形成と構造論、気候、惑星の居住の可能性との間の不可分の関係の理解を高めるでしょう。 そして、「海洋健康診断」イニシアチブは、気候変動に対応して海洋健康がどれほど急速に悪化するかについての評価を改善するために、過去の災害事象が生物学にどのように影響したかについての理解に基づいています。 地殻を掘り、コアを修復し、海底観測所を設置することが、この野心的な計画を達成する唯一の方法です。

「地球探検」の中核には、多様性と研究コミュニティ主導計画の向上を中心とする「活性化要素」のセットがあります。 これらの取り組みは、様々な科学当事者の募集を促進し、探査目標への多様性と包含をコード化し、将来の科学海洋掘削プログラムの継続的な原則として、テレプレゼンス技術を使用して地球科学の公平性と多様性に関するよく知られた問題を解決するに焦点を当てます。 少数民族に仕える機関と船舶対海岸テレビ会議を行います。 この協力的で積極的な参加は、海洋掘削および探査環境における現在および将来の探検家のためのメンタリングと所属感を促進するためのものです。

「地球探検」を作成するための広範な国際的努力にインスピレーションを受け、多くの米国海洋研究および教育機関のリーダー（以下に寄与した著者で表される）が一緒に集まり、科学的海洋掘削に資金を支援するための強力な支援を表明しました。 この印象的なフレームワークは、同様のコミュニティ主導計画の努力のための貴重なモデルとして機能しなければなりません。 以下では、インフラストラクチャとコミュニティへの更新と強化された投資への国のコミットメントの一環として、これらの支援を継続するための説得力のある根拠を提供するための広範な戦略的考慮事項と科学要因を強調します。

リーダーシップを維持

することにしたアメリカの決定 パリ協定に再登録する 海洋および気候科学の分野で国のリーダーシップを強調する機会です。 過去の気候と海面の変化に関する私たちの知識の多くは、海洋掘削によって収集された海洋堆積物の研究から派生しました。 これらの研究の観察は、気候変動に関する政府間パネルが何十年もの間報告したことを含む気候モデルの真実を提供し、将来の気候リスクの理解と可能な適応と改善の選択肢の評価の中心でした。 科学的海洋掘削は、学際的研究の探査と分析が地球の過去、現在および未来に関する重要な質問に対処するため、気候科学、リスク評価、および回復力計画の発展の基盤となります。

掘削努力の社会的重要性の別の例は、特に非常に脆弱な地域で地球上で最も致命的で高価な自然災害の一部を引き起こす超大型地震と津波をもたらす構造的プロセスを研究することに関連しています。 科学的海洋掘削は、脆弱な人口やインフラに対するリスクの予測と評価をますます信頼できるようにするために、重要な洞察と最先端の監視データを提供し、今後も提供し続けます。 例えば、これらのデータは、太平洋を取り巻く人口密度の高い沿岸地域に沿って破壊的な出来事につながる断層位置および条件に関する知識をさらに知らせることができる。

海洋および気候科学の分野でリーダーシップを継続するには、科学掘削コミュニティと関連するインフラストラクチャへの投資を強化する必要があります。これは、他の海洋観測および衛星プラットフォームを補完するために不可欠です。 特に、新しいグローバルレベルの掘削船への投資が必要です。 これらの大胆な投資の戦略的長期的な価値は多次元的です。 現代の海洋および気候観測は、背景条件の変動の中で実際の信号と傾向を識別し、自然の変化と人工的な変化を識別するために地質学的記録の文脈を必要とします。 さらに、私たちの海の広大な地域はまだ探査されていないか、探査不足のままです。 我々は、海底よりも月面をより多くマッピングし、深海と岩石圏の炭素貯蔵所のサイズについてほとんど知らない。 気候変動に大きく寄与する可能性のあるこれらの貯水池は、気候緩和戦略を正確に評価するためにかなりの追加の探査とサンプリングが必要です。

現在、IODPを通じて進行中の科学的海洋掘削遠征隊が支援する研究、教育、および公衆参加活動は、効果的なSTEMリーダーシップと人材開発の遺産を作成しました。 IODPと以前のプログラムは、数多くの科学者が高度な研究を行うだけでなく、世界中の何千人もの学生に教育者やメンターとして機能することで、将来の世代のリーダーと革新者を繰り返し育成することを可能にしました。 持続可能な未来を構築し維持するには、人々が科学を理解し信頼する社会が必要です。 したがって、私たちは信頼できる社会的に関連する研究を継続的に生成し、多数の科学者と科学教育者にSTEM教育を提供し、彼らが私たちの惑星の知識を見つけて公衆と意思決定者に伝えることを可能にするプログラムが必要です。

過去55年間の国際科学海洋掘削は、地球の基礎研究の発展とSTEM教育、経済および人材開発の発展に対する米国の最も成功した影響力のある投資の1つです。 今日、国内外の地球および惑星科学分野の多くの指導者が掘削プログラムに参加して研究に拍車をかけているのは偶然ではありません。 簡単に言えば、これらのプログラムは才能ある科学者と教育者を育成します。 間違いなく、米国と国際社会が気候変動から自然災害まで、問題を解決するのに役立つ次世代リーダーとイノベーターには、すでに科学的海洋掘削に参加している多くの人々が含まれます。

感謝の言葉

著者の視点に加えて、この記事はPeter de Menocal、Tom Frazer、Lisa Graumlich、Margaret Leinen、Roberta Marinelli、Claudia Mora、Bradley Moran、Christina Ravelo、Maureen Raymo、Demian Saffer、Brian Taylor、Debi Thomasです。 私たちは、科学的海洋掘削に数十年間の献身についてNSFに深く感謝します。

作家情報

ポーラ・ボンテンピ（[email protected]）、ロードアイランド大学、奈良ガンセット

召喚： Bontempi、P.（2022）、科学海洋掘削の未来の野心的なビジョン、 エオス、103、 https://doi.org/10.1029/2022EO220019。 2022年1月7日に投稿されました。

テキスト©2022。著者。 CC BY-NC-ND 3.0
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