北極の氷河がなぜ急に融け始めたのだろう?

glacier

北極の氷河(ひょうが)をとかす暗色不純物(あんしょくふじゅんぶつ)「クリオコナイト」の(なぞ)(せま)

著者:永塚尚子
国立極地研究所・学振特別研究員

❄️ 氷河上の微生物(びせいぶつ)

氷河の上は雪や氷に(おお)われた(きび)しい環境(かんきょう)ですが、(じつ)はこのような(さむ)環境(かんきょう)適応(てきおう)した特殊(とくしゅ)生物(せいぶつ)がたくさん繁殖(はんしょく)しています。

雪氷(せっぴょう)生物と呼ばれるこれらの生物は、一生を雪や氷の上で過ごし、雪氷藻類(そうるい)と雪氷動物の主に二種類(しゅるい)の生物がいます。雪氷藻類は顕微鏡(けんびきょう)を使わないと見えないサイズの微生物で、主に緑藻(りょくそう)とシアノバクテリアの仲間が世界中で百種近く報告(ほうこく)されています。彼らは表面で光と水と栄養を使って光合成(こうごうせい)をして繁殖(はんしょく)します。一方、雪氷(せっぴょう)動物は目に見えるサイズの昆虫で、雪氷藻類をえさにしています。

🌱 クリオコナイト

このうち、雪氷藻類が北極の氷河の融解(ゆうかい)に大きく関わっていることが最近の研究でわかってきました。小さな微生物が一体どうやって氷河をとかすことができるのでしょうか?

雪氷藻類は、氷河の上に堆積(たいせき)している砂粒(鉱物粒子(こうぶつりゅうし))を取り込んで、クリオコナイトと呼ばれる泥状(でいじょう)の黒い物質を作り出しているのです(図1)。クリオコナイトの大きさは1-2mmほどで、微生物だけを光らせることができる特殊な顕微鏡でクリオコナイトを見てみると、まわりをたくさんのシアノバクテリアが覆っています。

図1:氷河を黒く汚すクリオコナイトの正体

このクリオコナイトが堆積すると、氷河の表面は黒く汚れてしまいます。黒い色は太陽の光や熱を吸収(きゅうしゅう)しやすいため、クリオコナイトがある氷河では氷がどんどんとけてしまうのです。たとえば、ヒマラヤではクリオコナイトによって氷河がとける速度(そくど)が3倍も早くなってしまうことがわかっています。氷の上のクリオコナイトが一カ所に集まると、太陽の光を吸収してその黒い部分だけがとけてしまい、クリオコナイトホールと呼ばれる(あな)ができることもあります。ホールの深さは深いもので50cm以上、直径(ちょっけい)は数センチから1メートルを()えるものまで様々(さまざま)です。

🌎 グリーンランドの氷河暗色化(ひょうがあんしょくか)

図2:暗色化するグリーンランドの氷河の衛星画像

氷河上に堆積するクリオコナイトの量は、氷河の地域によって大きく(ちが)います。それは氷河上に飛んでくる砂粒(鉱物粒子)や、繁殖(はんしょく)する雪氷藻類の種類や量が異なるためです。まわりを砂漠(さばく)(かこ)まれたアジアの氷河では、たくさんの鉱物粒子が飛んでくるので、表面は大量のクリオコナイトに覆われて真っ黒です。一方、グリーンランドはもともとクリオコナイトが少ないきれいな氷河でした。しかし、2000年以降(いこう)、グリーンランド西部の氷河のクリオコナイトの数が増えて表面が暗色化し、その面積が年々拡大(かくだい)して暗色が濃くなっていることが(えい)(せい)画像や現地調査からわかってきました(図2)。最近、氷河が急激(きゅうげき)にとけているのは温暖化(おんだんか)だけではなく、クリオコナイトの存在が大きく影響していることが解明されたのです。

雪氷藻類が氷河を暗色化させ、氷河の氷をとかしているという事実は世界中の研究者に衝撃(しょうげき)を与えました。これまでの研究で氷河暗色化の主な原因として考えられてきたのは、黒色(こくしょく)炭素(たんそ)(ブラックカーボン)と呼ばれる(すす)や鉱物粒子の存在でした。黒色炭素は主に化石(ねん)(りょう)(ねん)(しょう)や森林火災によって(はい)(しゅつ)される物質です。しかし、氷河の表面は日中、太陽によってあたためられて溶け出した水が大量に流れているため、黒色炭素や鉱物粒子はこの流れによってほとんどが氷河の外に流出してしまいます。しかし、雪氷藻類は泥状のクリオコナイトを作って周囲に付着することで流されにくくなり、氷河の上で繁殖し続けることを可能にしています。長期間、氷河の上に滞在(たいざい)することができるため、暗色化に最も大きな影響を持つのです。クリオコナイトの研究はこの10年間で急速に注目を集めるようになり、主にヨーロッパや日本のグループを中心に研究が進められています。

🔍 まめちしき
雪氷藻類は氷河を黒く汚すだけではなく、赤くしてしまうこともあります。
これはアスタキサンチンと呼ばれる赤い色素(しきそ)分泌(ぶんぴつ)して紫外線(しがいせん)から身を守るためです。日焼け止めのような役割をしています。

📚 参考資料

もっとくわしく ぷれ極(2018)
[特集:氷河をとかす微生物] 北極の氷河がたいへん!!

たくさんの写真とかわいいイラストで分かりやすく説明しています。
ぜひご覧ください♪