51探花

【本学研究者情报】

〇环境科学研究科　教授　冈本敦

【発表のポイント】

• 深海の热水喷出孔に形成される硫化物チムニー^（注1）が、热を电気に変える自然の発电装置として働くことを発见しました。
• チムニーは形成初期には电気を通しませんが、成长すると电気を通すようになり、チムニー内外の温度差によって、电子が海水侧へ自然に移动します。
• チムニー発达に伴う构成鉱物の割合や温度构造の変化によって、深海底に电気エネルギーが供给される仕组みが自発的に生まれます。

【概要】

深海底の热水喷出孔では300?颁を超える热水が冷たい海水に喷き出し、硫化鉱物や硫酸塩鉱物からなる「チムニー」と呼ばれる柱状の构造が作られています（図1）。これまで、热水と海水の化学的な违いによって电気が生まれる可能性は指摘されてきましたが、热水の温度の役割はわかっていませんでした。

东北大学大学院环境科学研究科の冈本敦教授らの研究グループは、伊豆?小笠原海域の深海底から採取したチムニー试料について、内部の构造や电気的な性质を详しく调べました（図2）。その结果、チムニー形成初期には电気を通しませんが、チムニーが成长して成熟するにつれて、鉄や铜、铅などを含む电気を通しやすい硫化鉱物が、热水の通り道に沿って膜のように作られることがわかりました。さらに、これらの硫化鉱物は热を电気に変える性质を持ち、チムニー壁内外の温度差によって、电子が热水侧から海水侧へ流れることがわかりました。このことは、チムニーが成长していくある段阶で、深海底で自然に発电する仕组みが作られることを示しています（図3）。今后、深海底の生物を支えるエネルギー供给の理解や、喷き出す热水の热を利用した発电技术の研究につながると期待されます。

本成果は2026年1月8日、米国地质学会が発行する学术誌骋别辞濒辞驳测に掲载されました。

図1. 伊豆?小笠原海域の熱水噴出孔のチムニーの産状と鉱物組織。（A）水深1332mの海底で観察される活発に熱水を噴出しているチムニー。（B）海底で熱水の温度計測をしている様子。熱水噴出孔の周辺にカニが生息している。（C）若いチムニーの電子顕微鏡写真。重晶石に富み空隙が多い。（D）閃亜鉛鉱が主体の緻密なチムニー。（E, F）成熟したチムニー試料の断面の写真（E）とその電子顕微鏡写真（F）。熱水流路周りに黄銅鉱に富む層ができている。電子顕微鏡写真の黒色部分は熱水流路（空隙）を示す。

【用语解説】

注1. チムニー：海底の熱水活動によって供給された金属元素が、海底面上で硫化鉱物、酸化鉱物、珪酸塩鉱物、硫酸塩鉱物などとして沈殿し、熱水噴出孔の周囲に形成される煙突状の鉱体。

【论文情报】

タイトル：Self-organized thermoelectric conversion systems on the deep seafloor
著者：Atsushi Okamoto*, Misaki Takahashi, Yoshinori Sato, Ryoichi Yamada, Kentaro Toda, Tomonori Ihara, Tatsuo Nozaki
*責任著者：东北大学大学院环境科学研究科　教授　岡本 敦
掲载誌：骋别辞濒辞驳测
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详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院环境科学研究科
教授　岡本 敦
TEL: 022-795-6334
Email: atsushi.okamoto.d4*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院环境科学研究科
情报広报室
TEL: 022-752-2241
Email: kankyo.koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）