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科学・技術

水晶の洞窟

Cave of the Crystals (en.wikipedia.org)

45 pointsby ColinWright2 コメント

要約

メキシコのナイカ鉱山にある「水晶の洞窟」(Cueva de los cristales)は、巨大な石膏(セレナイト)の結晶で知られる地下空洞です。約50万年かけて形成されたこれらの結晶は、非常に高温多湿な環境のため、探査が困難を極めます。科学者たちは特殊な装備を用いて、その形成過程や、洞窟内に閉じ込められた古代微生物の研究を行っています。

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座標: 北緯27度51分3秒 西経105度29分47秒 / 北緯27.85083度 西経105.49639度 / 27.85083; -105.49639 ウィキペディアより、フリー百科事典メキシコの洞窟で、その巨大な結晶で有名です。他の用途については、クリスタル・ケイブを参照してください。水晶の洞窟Cueva de los cristalesナイカの洞窟にある石膏の結晶。スケールとして人を注視してください。メキシコ内での位置ナイカ、サウシージョ市、チワワ州、メキシコ座標北緯27度51分3秒 西経105度29分47秒 / 北緯27.85083度 西経105.49639度 / 27.85083; -105.49639長さ109メートル(358フィート)発見2000年地質石灰岩危険高温多湿アクセス現在アクセス不能水晶の洞窟(スペイン語: Cueva de los cristales)は、ナイカ洞窟(スペイン語: Cueva de Naica)または巨大結晶洞窟としても知られ、メキシコ、チワワ州ナイカにあるナイカ鉱山に、深さ300メートル(980フィート)で接続されている洞窟です。鉱山の石灰岩母岩内の空洞の形をしており、長さは約109メートル(358フィート)、体積は5,000から6,000立方メートル(180,000から210,000立方フィート)です。[1]この空洞には、これまでに見つかった中で最大の天然結晶の一部である巨大なセレナイト結晶(石膏、CaSO4 · 2 H2O)が含まれています。[2]最大のものは長さ11.40メートル(37.4フィート)、体積は約5立方メートル(180立方フィート)、推定質量は12トンです。[1]浸水していないとき、洞窟は極端に暑く、気温は摂氏58度(華氏136度)[3]に達し、湿度は90〜99パーセントです。これはデスバレーの気温記録に匹敵しますが、はるかに湿った空気のため、発汗による冷却が妨げられます。これらの要因により、洞窟はほとんど探査されていません。[4]適切な保護なしでは、人は一度に約10分しか耐えられません。[5]この洞窟は、2000年4月に鉱山の兄弟であるフアン・サンチェスとペドロ・サンチェスによって発見されました。2015年10月現在[更新]、鉱山は再び浸水し、結晶が成長するために必要なミネラル豊富な水で空洞は満たされました。ナイカ・プロジェクトの科学者グループがこれらの洞窟を研究しています。[6] 結晶の形成[編集] ナイカは、洞窟の約3〜5キロメートル(2〜3マイル)下にある地下マグマ溜まりの上に位置する断層上にあります。マグマは、硫化物イオン(S2−)で飽和した地下水を加熱しました。冷たい酸素を含む地表水がミネラルで飽和した加熱水と接触しましたが、密度の違いから両者は混ざりませんでした。酸素はゆっくりと加熱水に拡散し、硫化物を硫酸塩(SO2−4)に酸化し、無水石膏(CaSO4)として沈殿しました。洞窟全体の温度が摂氏56度(華氏133度)を下回り始めると、熱水性と堆積性の無水石膏結晶が溶解し、石膏(CaSO4 · 2 H2O)結晶が形成されました。[7]水和された硫酸塩である石膏は、少なくとも50万年という非常に遅い速度で結晶化し、今日見られる巨大な結晶を形成しました。[8] 発見[編集] ナイカ鉱山の坑道の下にある洞窟、「剣の洞窟」(スペイン語: Cueva de las espadas)は、1910年に鉱夫によって発見されました。これは水晶の洞窟の上、深さ120メートル(390フィート)に位置し、壮観でより小さな(長さ1メートル(3フィート3インチ))結晶を含んでいます。このレベルでは、遷移温度がはるかに速く低下し、結晶の成長が終了した可能性があります。[2]巨大結晶洞窟は、2000年4月にメキシコ、ナイカにあるIndustrias Peñoles鉱業会社の新しいトンネルを掘削していた鉱夫によって発見されました。[9]彼らは鉱山を浸水させる可能性のあるナイカ断層を掘削していました。[10]ナイカの鉱業複合施設には、銀、亜鉛、鉛の相当な鉱床があります。水晶の洞窟は、石灰岩の馬蹄形の空洞です。その床は、完全に面取りされた結晶質のブロックで覆われています。巨大な結晶の梁が、ブロックと床の両方から突き出ています。結晶は空気中で劣化するため、ナイカ・プロジェクトは結晶がさらに劣化する前に視覚的に記録しようとしました。[6]2000年には、クイーンズ・アイ・ケイブとキャンドルズ・ケイブという2つの小さな洞窟も発見され[6]、2009年の掘削プロジェクトで別の空洞が見つかりました。ナショナルジオグラフィックの探検隊でジェームズ・マーク・ビバリーによってアイス・パレスと名付けられた新しい洞窟は、深さ150メートル(490フィート)で浸水していませんが、その結晶形成ははるかに小さく、「カリフラワー」のような形成と細く糸状の結晶があります。[11] 探査と科学研究[編集] ナイカ鉱山の石膏結晶内の理想化されたブロック図における、剣と水晶の洞窟の位置。ナイカ鉱山の水色のセレナイト結晶「フローター」。サイズ:18×14×13センチメートル(7.1×5.5×5.1インチ)、重量2.6キログラム(5.7ポンド)。 セレン石の「剣」、22.6×2.6×1.6センチメートル(8.90×1.02×0.63インチ)。巨大結晶の小さなバージョンで、おそらく鉱山の自然な空洞で見つかったものです。 ボローニャ大学(イタリア)の洞窟鉱物学と結晶学の専門家であるパオロ・フォルティが調整した科学チームは、2006年に洞窟を詳細に調査しました。極端な温度と湿度の条件下で作業するために、彼らは特殊な冷却スーツと呼吸システム(それぞれトルメア・スーツとシヌシット・レスピレーターと名付けられた)を開発するために、フェリーノとラ・ヴェンタと提携しました。[12]特別なケービングオーバーオールには、冷たい水と氷を満たした貯水槽を備えた約20キログラム(44ポンド)のバックパックに接続された、体全体に配置された冷却チューブのマットレスが取り付けられていました。氷の融解による冷却は、約30分間の自律性を提供するのに十分でした。鉱物学的および結晶学的研究に加えて、石膏巨大結晶の生物地球化学的および微生物学的特性評価が実施されました。ベルゲン大学(ノルウェー)のスタイン=エリック・ローリッツェンは、ウラン・トリウム年代測定を行い、巨大結晶の最大年齢を約50万年と推定しました。[13][14][15]A. E. S. Van Driessche率いるチームは、ナイカの現在の水を使用して、これらの巨大石膏結晶の成長率を直接測定しました。彼らは、あらゆる結晶成長プロセスにおいて直接測定された通常の成長率としては最も遅い、(1.4±0.2)×10−5 nm/sの成長率を得ました。この速度では、最大の結晶が現在のサイズに達するには約100万年かかったでしょう。[16]ペネロペ・ボストン(米国ニューメキシコ鉱業技術研究所)、洞窟学者および極限生物の専門家である地微生物学者は、無菌条件下で大きな結晶に小さなボーリング穴を開けることによって、石膏ドリルコアの無菌サンプリングを実施しました。目的は、結晶が形成された際の硫酸カルシウムマトリックス内に存在する流体および固体包有物に閉じ込められた古代バクテリアの存在を検出することでした。固体包有物は主に酸化水酸化マグネシウムと鉄で構成されていましたが、固体水酸化物に関連する有機物は見つかりませんでした。PCRによって、固体包有物から古代バクテリアのDNAを抽出し、増幅することはできませんでした。結晶が発達した元の溶液中の古代微生物の存在を証拠立てるために、流体包有物に関する微生物学的研究が予定されています。アメリカ科学振興協会(AAAS)の2017年の会議で、ボストン博士を含む研究者たちは、一部の結晶に埋め込まれた包有物から発見されたバクテリアの発見を発表しました。無菌方法を使用して、研究者たちはこれらの生物を抽出し、再活性化することができました。これらの生物は「既知の遺伝子データベースにあるものとはあまり近縁ではない」とのことです。[17]その他の研究は、花粉学(花粉の研究)、地球化学、水文学、および水晶の洞窟に存在する物理的条件の分野をカバーしました。 閉鎖[編集] この洞窟は、2011年2月にディスカバリー・チャンネルの番組「Naica: Beyond The Crystal Cave」で紹介されました。[18]それ以前には、ヒストリー・チャンネルの番組「人類滅亡後の世界」のエピソード「