TED日本語 - フランチェスコ・サウロ: 地下深く、美と科学を探して


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Deep under the Earth's surface, discovering beauty and science


Francesco Sauro






I would like to invite you to come along on a visit to a dark continent. It is the continent hidden under the surface of the earth. It is largely unexplored, poorly understood, and the stuff of legends. But it is made also of dramatic landscapes like this huge underground chamber, and it is rich with surprising biological and mineralogical worlds.

Thanks to the efforts of intrepid voyagers in the last three centuries -- actually, we know also thanks to satellite technology, of course -- we know almost every single square meter of our planet's surface. However, we know still very little about what is hidden inside the earth. Because a cave landscape, like this deep shaft in Italy, is hidden, the potential of cave exploration -- the geographical dimension -- is poorly understood and unappreciated. Because we are creatures living on the surface, our perception of the inner side of the planet is in some ways skewed, as is that of the depth of the oceans or of the upper atmosphere.

However, since systematic cave exploration started about one century ago, we know actually that caves exist in every continent of the world. A single cave system, like Mammoth Cave, which is in Kentucky, can be as long as more than 600 kilometers. And an abyss like Krubera Voronya, which is in the Caucasus region, actually the deepest cave explored in the world, can go as far as more than 2,000 meters below the surface. That means a journey of weeks for a cave explorer.

Caves form in karstic regions. So karstic regions are areas of the world where the infiltrating water along cracks, fractures, can easily dissolve soluble lithologies, forming a drainage system of tunnels, conduits -- a three-dimensional network, actually. Karstic regions cover almost 20 percent of the continents' surface, and we know actually that speleologists in the last 50 years have explored roughly 30,000 kilometers of cave passages around the world, which is a big number. But geologists have estimated that what is still missing, to be discovered and mapped, is something around 10 million kilometers.

That means that for each meter of a cave that we already know, that we have explored, there are still some tens of kilometers of undiscovered passages. That means that this is really an endless continent, and we will never be able to explore it completely. And this estimation is made without considering other types of caves, like, for example, inside glaciers or even volcanic caves, which are not karstic, but are formed by lava flows. And if we have a look at other planets like, for example, Mars, you will see that this characteristic is not so specific of our home planet. However, I will show to you now that we do not need to go to Mars to explore alien worlds.

I'm a speleologist, that means a cave explorer. And I started with this passion when I was really young in the mountains not far from my hometown in North Italy, in the karstic regions of the Alps and the Dolomites. But soon, the quest for exploration brought me to the farthest corner of the planet, searching for new potential entrances of this undiscovered continent. And in 2009, I had the opportunity to visit the tepui table mountains, which are in the Orinoco and Amazon basins. These massifs enchanted me from the first time I saw them. They are surrounded by vertical, vertiginous rock walls with silvery waterfalls that are lost in the forest. They really inspired in me a sense of wilderness, with a soul older than millions and millions of years. And this dramatic landscape inspired among other things also Conan Doyle's "The Lost World" novel in 1912. And they are, really, a lost world. Scientists consider those mountains as islands in time, being separated from the surrounding lowlands since tens of millions of years ago. They are surrounded by up to 1, 000-meter-high walls, resembling a fortress, impregnable by humans. And, in fact, only a few of these mountains have been climbed and explored on their top.

These mountains contain also a scientific paradox: They are made by quartz, which is a very common mineral on the earth's crust, and the rock made up by quartz is called quartzite, and quartzite is one of the hardest and least soluble minerals on earth. So we do not expect at all to find a cave there. Despite this, in the last 10 years, speleologists from Italy, Slovakia, Czech Republic, and, of course, Venezuela and Brazil, have explored several caves in this area. So how can it be possible?

To understand this contradiction, we have to consider the time factor, because the history of the tepuis is extremely long, starting about 1.6 billion years ago with the formation of the rock, and then evolving with the uplift of the region 150 million years ago, after the disruption of the Pangaea supercontinent and the opening of the Atlantic Ocean. So you can imagine that the water had tens or even hundreds of millions of years to sculpt the strangest forms on the tepuis' surfaces, but also to open the fractures and form stone cities, rock cities, fields of towers which are characterized in the famous landscape of the tepuis. But nobody could have imagined what was happening inside a mountain in so long a time frame.

And so I was focusing in 2010 on one of those massifs, the Auyan-tepui, which is very famous because it hosts Angel Falls, which is the highest waterfall in the world -- about 979 meters of vertical drop. And I was searching for hints of the existence of cave systems through satellite images, and finally we identified an area of collapses of the surface -- so, big boulders, rock piles -- and that means that there was a void below. It was a clear indication that there was something inside the mountain.

So we did several attempts to reach this area, by land and with a helicopter, but it was really difficult because -- you have to imagine that these mountains are covered by clouds most of the year, by fog. There are strong winds, and there are almost 4,000 millimeters of rainfall per year, so it's really, really difficult to find good conditions. And only in 2013 we finally landed on the spot and we started the exploration of the cave.

The cave is huge. It's a huge network under the surface of the tepui plateau, and in only ten days of expedition, we explored more than 20 kilometers of cave passages. And it's a huge network of underground rivers, channels, big rooms, extremely deep shafts.

So it's really an incredible place. And we named it Imawari Yeuta. That means, in the Pemon indigenous language, "The House of the Gods." You have to imagine that indigenous people have never been there. It was impossible for them to reach this area. However, there were legends about the existence of a cave in the mountain. So when we started the exploration, we had to explore with a great respect, both because of the religious beliefs of the indigenous people, but also because it was really a sacred place, because no human had entered there before. So we had to use special protocols to not contaminate the environment with our presence, and we tried also to share with the community, with the indigenous community, our discoveries.

And the caves represent, really, a snapshot of the past. The time needed for their formation could be as long as 50 or even 100 million years, which makes them possibly the oldest caves that we can explore on earth. What you can find there is really evidence of a lost world.

When you enter a quartzite cave, you have to completely forget what you know about caves -- classic limestone caves or the touristic caves that you can visit in several places in the world. Because what seems a simple stalactite here is not made by calcium carbonate, but is made by opal, and one of those stalactites can require tens of millions of years to be formed. But you can find even stranger forms, like these mushrooms of silica growing on a boulder. And you can imagine our talks when we were exploring the cave. We were the first entering and discovering those unknown things, things like those monster eggs. And we were a bit scared because it was all a discovery, and we didn't want to find a dinosaur. We didn't find a dinosaur.


Anyway, actually, we know that this kind of formation, after several studies, we know that these kinds of formations are living organisms. They are bacterial colonies using silica to build mineral structures resembling stromatolites. Stromatolites are some of the oldest forms of life that we can find on earth. And here in the tepuis, the interesting thing is that these bacteria colonies have evolved in complete isolation from the external surface, and without being in contact with humans. They have never been in contact with humans. So the implications for science are enormous, because here you could find, for example, microbes that could be useful to resolve diseases in medicine, or you could find even a new kind of material with unknown properties. And, in fact, we discovered in the cave a new mineral structure for science, which is rossiantonite, a phosphate-sulfate.

So whatever you find in the cave, even a small cricket, has evolved in the dark in complete isolation. And, really, everything that you can feel in the cave are real connections between the biological and the mineralogical world. So as we explore this dark continent and discover its mineralogical and biological diversity and uniqueness, we will find probably clues about the origin of life on our planet and on the relationship and evolution of life in relationship with the mineral world. What seems only a dark, empty environment could be in reality a chest of wonders full of useful information.

With a team of Italian, Venezuelan and Brazilian speleologists, which is called La Venta Teraphosa, we will be back soon to Latin America, because we want to explore other tepuis in the farthest areas of the Amazon. There are still very unknown mountains, like Marahuaca, which is almost 3,000 meters high above sea level, or Araca, which is in the upper region of Rio Negro in Brazil. And we suppose that we could find there even bigger cave systems, and each one with its own undiscovered world.

Thank you.


Bruno Giussani: Thank you, Francesco. Give me that to start so we don't forget. Francesco, you said we don't need to go to Mars to find alien life, and indeed, last time we spoke, you were in Sardinia and you were training European astronauts. So what do you, a speleologist, tell and teach to the astronauts?

Francesco Sauro: Yeah, we are -- it's a program of training for not only European, but also NASA, Roskosmos, JAXA astronauts, in a cave. So they stay in a cave for about one week in isolation. They have to work together in a real, real dangerous environment, and it's a real alien environment for them because it's unusual. It's always dark. They have to do science. They have a lot of tasks. And it's very similar to a journey to Mars or the International Space Station.

BG: In principle. FS: Yes.

BG: I want to go back to one of the pictures that was in your slide show, and it's just representative of the other photos --

Weren't those photos amazing? Yeah?

Audience: Yeah!


FS: I have to thank the photographers from the team La Venta, because all of those photos are from the photographers.

BG: You bring, actually, photographers with you in the expedition. They're professionals, they're speleologists and photographers. But when I look at these pictures, I wonder: there is zero light down there, and yet they look incredibly well-exposed. How do you take these pictures? How do your colleagues, the photographers, take these pictures?

FS: Yeah. They are working in a darkroom, basically, so you can open the shutter of the camera and use the lights to paint the environment.

BG: So you're basically --

FS: Yes. You can even keep the shutter open for one minute and then paint the environment. The final result is what you want to achieve.

BG: You spray the environment with light and that's what you get. Maybe we can try this at home someday, I don't know.


BG: Francesco, grazie. FS: Grazie.


これから皆さんを 闇の大陸へと ご招待します それは地表の下に 隠れている大陸です まだ大半が未調査で 解明の進まない 伝説のような所です この巨大な地下広間のような ドラマチックな景観と 驚くべき生物や鉱物の世界が 豊かに広がっています

過去3世紀の 勇敢な探検家たちの努力により また衛星技術のおかげもあって 私たちは地球表面を ほぼ くまなく把握しています でも内部に隠れた部分は まだ少ししか分かっていません このイタリアの深い縦穴の様に 洞窟の姿は隠れているため その探索の有望性や 地理的な特徴は 理解も評価も不足しています 私たちは地球表面の生物なので 地球内部についての 私たちの認識は ある意味 歪んでいます ちょうど 大海の深みや 大気上層についての 認識と同様に

ですが 1世紀ほど前から 洞窟の系統的調査が始まり 洞窟がどの大陸にも 存在することが分かりました ケンタッキー州にある マンモスケーブのように 総延長が 600km以上の 洞窟システムもあります コーカサス地方にある クルベラ洞窟は かつて探索された 最も深い洞窟で 最深部は地表から 2,000m以上の深さです それほど深いと 探検には何週間もかかります

洞窟はカルスト地帯にできます カルスト地帯では 割目や裂目から 水がしみこんで 溶けやすい岩を溶かすことで トンネルや水路の 排水システムができます 三次元ネットワークです カルスト地帯は大陸表面の ほぼ20%を占めています 洞穴学者たちは 過去50年の間に 世界中で約3万kmもの 洞窟路を調査してきました 大きな数字です しかし地質学者たちの 見積もりでは まだ発見や 地図作成を待っている洞窟が 1,000万kmもあるそうです

つまり既知で探検済みの 洞窟1mに対し 未知の洞窟が何十kmもある ということです まさに果てしない大陸で 決して調べ尽くせないでしょう しかも これに含まれない 洞窟もあります たとえば氷河内の洞窟とか 火山性の洞窟 ― カルストと違い 溶岩流によってできます また火星のような 他の惑星が示すように この地形は 地球固有ではありません しかし エイリアンの世界を探るのに 火星へ行くまでもないのを お見せします

私は洞穴学者 つまり洞窟探検家です 洞窟への情熱の初まりは まだ私が子供の頃 北イタリアの故郷から そう遠くないアルプスや ドロミーティ山脈の カルスト地帯でした しかし未知の大陸への 新たな入口を求める 私の探究は やがて地球の最果ての地へ 行き着きました 2009年 機会あって訪れた テーブル状の山々テプイは オリノコ川とアマゾン川の 流域にありますが その一群の大きな山塊に 一目で虜になりました 目がくらむような 垂直の断崖に囲まれ 銀色の滝が森へ消えてゆく その原始の姿には心打たれ 何百万年も生き続ける 魂の存在を感じました この劇的な景観から 着想を得たものの1つが コナン・ドイルの1912年の小説 『失われた世界』ですが ここはまさに “失われた世界”です 科学者はこの山々を “時の孤島”と考えています 周りの低地から分離されたのは 何千万年も前のことです 高さ1,000mにも及ぶ壁に囲まれ 難攻不落の要塞のようです 実際 登頂され調査された山は 数えるほどしかありません

科学的パラドックスもあります この山は石英でできています 地殻にごくありふれた鉱物です 石英からなる岩を 珪岩と言いますが 珪岩は地上で最も硬く 最も溶けにくい鉱物です そんな所に洞窟なんて あるとは思いません でもここでは過去10年間 ベネズエラやブラジルをはじめ イタリア スロバキア チェコから 専門家が集まり 洞窟を探検しています 一体どういうことでしょう?

この矛盾を理解するには 時間の要因を考えましょう テプイの歴史は極端に長く 16億年前の 岩の形成に始まり 1億5千万年前の 土地の隆起によってできました パンケア超大陸が分裂して 大西洋ができた頃の話です 想像してみて下さい 何千万年 何億年の歳月をかけ 水が テプイの表面を 奇妙な形に彫り 裂目を開き あの有名なテプイの景観を 特徴づける 都市のように林立する岩や 石塔が並ぶ荒野を形作るのを しかしその長い間に 内部で何が起こったのか 誰も予想できませんでした

2010年 私は山の一つ アウヤンテプイに取組みました エンジェルフォールで 有名な山です 落差が世界最大の滝で 979m 垂直に落下しています 私は衛星画像を使って 洞窟システムの存在を 示すものを探しました そして大巨礫や 積み重なる石のある 表面が陥没した一帯を 遂に見つけました これは下に空洞がある事を 示しています 山の内部に何かあると はっきりわかりました

そこで陸路やヘリで その場所へ辿り着こうと 何度か試みましたが とても困難でした 考えてみてください この山々は ほぼ一年中 雲や霧に覆われ 強い風が吹き 年間雨量は 4,000mm近くにもなります 好条件を見つけるのが 本当に難しく ようやく降り立てたのは 2013年のことでした そうして洞窟調査を始めました

巨大な洞窟です テプイ台地表面下にある 巨大ネットワークです たった10日という調査期間で 20km以上もの洞窟路を 探査しました 地下水路網や 大きな広間や 極めて深い縦穴のある 巨大なネットワークでした

本当に信じ難い場所です “イマワリ・イェウタ”と 名付けました 原住民ペモン族の言葉で “神々の家”を意味します 原住民が訪れたことがあるとは 考えられません 彼らには到達が 不能な場所でした でも彼らの伝説には 山中の洞窟が出てくるんです そこで調査にあたって 細心の注意と敬意を払いました なぜなら原住民の信仰があり 神聖な場所だったからです なにしろ 前人未踏の地です 私たちの存在で 環境を汚さないよう 特別な手順を決め また 原住民の人々と 発見を分かち合う事にしました

この洞窟は長い歳月の跡を 留めています 形成にかかった時間は おそらく5千万年から 1億年にもなるでしょう 地球上で行くことのできる 最古の洞窟かもしれません 目にするものはまさしく 失われた世界の痕跡です

珪岩洞窟に入る時は 今までの知識は 全て忘れてください おなじみ鍾乳洞や 世界各地にある 観光用の洞窟とは違います ここで普通そうに見える 鍾乳石は 炭酸カルシウムではなく オパールでできています これ一本できるのに 何千万年かかったことでしょう もっと変な形の キノコ型シリカも 巨礫の上に生えています 探検中の会話が 想像つくでしょう こんな未知の物体を見つける 最初の一行です 怪獣の卵みたいなのもあり 発見の数々に 少し怖くなりました 恐竜まで見つけそうで いませんでしたけど


ともあれ 色々な研究結果を通じて このような生成物は 生命体によるものだと わかっています これはバクテリアのコロニーで シリカを使った鉱物構造です ストロマトライトのような ストロマトライトは現生する 最古の生命体の一つです ここテプイにおいて 興味深いのは このバクテリアコロニーが 外部から完全に隔離されて 人類と接触することなく 進化してきた点です 一度も接触はありませんでした 科学的にとても 大きな意味があります この場所で 例えば 病気の治療に有効な微生物や 未知の特性の新素材が 見つかるかもしれません 実際 ここで科学的に新しい 鉱物構造を発見しました リン酸塩-硫酸塩鉱物 ロシアントナイトです

洞窟内で見つかる全てが 小さなコオロギまで含め 闇の中で 完全に隔離され 進化してきたんです この洞窟で感じるのは 生物界と鉱物界の間にある 繋がりです そんなわけで この闇の大陸を調査し その鉱物的 生物的な多様性と 独自性を見出していくうちに 地球の生命の起源の手がかりも 見つかるかもしれません そして生命進化と 鉱物界とのつながりも わかるかもしれません この暗くて空虚にしか 見えない環境が 実は役立つ情報に満ちた 驚きの宝庫なのかもしれません

イタリア ベネズエラ ブラジルから集った “ラ・ヴェンタ・テラフォーサ” 探検チームとともに 私たちはすぐ南米へ戻ります アマゾン最深部にある 他のテプイを調べたいんです まだほどんど未知の 山々があります 例えば標高が 3,000m近い マラワカ山や ブラジルのネグロ川上流にある アラカ山などです さらに大きな洞窟システムが 見つかる可能性があります そして その独自で 未知なる世界も ―



(ブルーノ・ジュッサーニ)ありがとう リモコン預かります 未知の生命を探しに 火星に行くことないと言いつつ 確か最後に話した時 サルデーニャで 欧州の宇宙飛行士を 訓練中でした 洞穴学者が 何を教えるんですか?

(フランチェスコ・サウロ)訓練プログラムには 欧州に限らず NASA ロスコスモスやJAXAもいます 参加者は洞窟に隔離され 1週間過ごします 大変危険な環境下で 一緒に働く必要があります 普通とは異なる 本当に宇宙のような環境です 常に暗闇の中 科学を使い 多くの任務をこなします 火星への旅や 国際宇宙ステーションに よく似ているんです

(ジュッサーニ)原理的には (サウーロ)そう

(ジュッサーニ)あの写真に戻れますか スライドの写真を まさに代表する一枚です




(サウロ)ラ・ヴェンタ隊の写真家に感謝します 全て彼らによるものですから

(ジュッサーニ)写真家も連れて行ったんですね 洞窟探検家 兼 写真家を 見ていて不思議だったんですが 光が全くない所で 信じがたい程 よく露光してます どうやって? 同僚の方は どう撮るんですか?

(サウロ)まるで暗室にいるように カメラのシャッターを開け 照明で環境を描き出すんです


(サウロ)そう 1分ほどシャッターを開け放し 周りを照らしていくと 結果的に欲しい絵がとれます

(ジュッサーニ)光をふりまいた結果なんですね 家でも試してみましょうか


(ジュッサーニ)ありがとう (サウロ)こちらこそ


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