何十年もの間、科学者たちを困惑させてきたパズルの最後のピースがついにはまった。
南極のウェッデル海の氷が砕ける冬には、モード・ライズという名の水没した峰の近くに巨大な穴が開いて、下の暗く冷たい海が露出することがある。最初に発見されたのは1974年で、毎年出現するわけではないため、科学者たちはその生成に必要な特定の条件について疑問を抱いている。
2016年と2017年に穴が再び出現して以来、解決策はゆっくりとまとまってきた。衛星画像、浮遊する自律計測器、帽子をかぶったアザラシ、計算モデリングを組み合わせて、ついに答えが出た。風が水の層を引きずり、「エクマンスパイラル」と呼ばれる現象を作り出すのだ。
英国のサウサンプトン大学で海洋学者を務めるアルベルト・ナヴェイラ・ガラバトは、「エクマンスパイラルは、塩のバランスを高め、塩と熱の混合を表層水に向けて維持するのに必要な、欠けていた重要な要素でした」と説明する。
南極海の氷の穴はポリニヤと呼ばれ、海岸近くでよく見られ、アザラシやクジラなどの海洋哺乳類が呼吸をするための窓として使われている。
海に出れば出るほど珍しい。実際、「Maud Rise polynya」として知られる繰り返し開く穴は、半世紀前に衛星画像で初めて発見されて以来、科学者たちを悩ませてきた。
1974年には、この巨大な穴はニュージーランドと同じくらいの大きさもあった。1975年と1976年には元に戻ったが、科学者たちはそれが永久に消えてしまったのではないかと疑っていた。
そして、2016年と2017年に、それは戻ってきました。メイン州ほどの大きさの穴が開いたのだ。
2017年に起きた「Maud Rise polynya」は、1970年以降で最大かつ最長期間続いたこの現象の例であり、科学者たちは研究に取り掛かった。前述の情報源によって収集されたデータを編集すると、多くの異なる要因が関与し、すべてがポリニヤを生成するために適切な方法で整列する必要があることが明らかになった。
要因の一つは、ウェッデル海の周りの循環流で、2016年と2017年に特に強かったため、暖かい、特に塩分の多い水が湧昇したことによる。
「この湧昇は、海氷がどのように溶けるかを説明するのに役立ちます」と、スウェーデンのヨーテボリ大学の海洋学者ファビアン・ロケットは説明する。
「しかし、海氷が溶けると表面の水が新鮮になり、その結果、混合が止まるはずです。したがって、ポリニヤが存続するためには、別のプロセスが発生しなければなりません。どこかから塩を追加投入しなければならないのです」
塩分は水の氷点を著しく下げることがある。ポリニヤの中の水が特に塩分が多いのであれば、それが穴の持続性の説明になるかもしれない。そこで研究チームは、データと海洋の計算モデルに戻って、追加の塩分がどこから来たのかを解明した。
彼らは、モードライズの周りを流れるウェッデル海流によって生成された乱流渦が、塩を海山の頂上に運ぶのだと結論付けた。
そこからエクマンスパイラルが引き継がれる。これは風が海面に吹き、抗力を生み出すときに起こる。水は引っ張られるだけでなく、ボートの航跡のように横に偏向し、スクリューのように螺旋状になる。上部の水の層が風で離れていくと、下から水が上がってきて入れ替わるのだ。
モード・ライズのポリニヤの場合、この湧水はモード・ライズの周りを漂う塩分の蓄積をもたらし、穴が凍るのを防ぐ。
この鍵は、地球の気候にとって重大な懸念事項である「南極の海氷が将来どうなるか」を科学者が予測するのに役立つ。気候学者はすでに、南極の冬の風がより強く、より頻繁になると予測しており、今後数年間で巨大なポリニヤがより頻繁に見られるようになる可能性があるとみている。
その結果、世界の海洋に影響を及ぼす可能性もあるのだ。
カリフォルニア大学サンディエゴ校の気候学者サラ・ギルは、「ポリニヤの痕跡は、形成されてから何年も水中に残ることがあります」と言う。さらに「ポリニヤは、水の移動方法や、海流が大陸に熱を運ぶ方法を変えることができます。ここで形成された密度の高い水は、世界中の海に広がる可能性があります」と語った。
Scientists Solved a 50-Year Mystery of What Punched The Giant Hole in Antarctic Ice https://t.co/EbqEDyYwfF
— ScienceAlert (@ScienceAlert) May 1, 2024
【文 ナオキ・コムロ】
