南極大陸の最大の謎。

100年前の今週、晴れた夏の午後、ノルウェー人探検家ロアール・アムンゼンと4人の旅慣れた仲間は、しなやかなポールの先にある明るい旗を南極の氷に突き刺し、世界の底に足を踏み入れた最初の人類としての権利を主張したのです。 南極は彼らのものだった。

「あの瞬間は、そこに立っていた我々全員の記憶に必ず残るだろう」とアムンゼンは困難な旅についての記述の中で書いている。 1911年12月14日、大陸の海岸を出発してから2ヶ月後、彼らはゴールに到達しました。地球上で最も高く、最も風が強く、最も寒く、最も乾燥し、最も孤独な大陸の真ん中にある、どこまでも白い凍土の平野です。

アムンゼンが旗を振ってから100年、イギリス人ロバート・ファルコン・スコットの運命的な探検に丸1ヶ月差をつけ、技術の爆発的進歩は南極に関する人類の知識の範囲を一変させました。 (Image credit: NOAA/Department of Commerce, Steve Nicklas, NOS, NGS.)

監視衛星が頭上を航行し、探査レーダーやレーザーによって、科学者が厚い氷の下をのぞき込むことができるようになりました。 しかし、これらの新しいツールにもかかわらず、大陸はまだその秘密を身近に抱えています。 それは、アムンゼンやスコットが直面した未知の荒野よりもはるかに複雑で微妙なものである。

研究によって明らかになったのは、南極大陸は100年前に誰も想像できなかったほどダイナミックな場所であり、そこで起こることは世界中の何百万人もの人々に劇的な影響を与える可能性があるということです。現在、科学者たちは、新しい地理的発見の地図を作る代わりに、小さな生物が死から目覚めたかのように見える生物学的メカニズムから、大陸の氷をますます激しく蝕んでいるあまり理解されていない力まで、南極で起こっている不思議な力の内部構造を描き出そうとしているのです。

氷の女王

南極大陸には、地球上の淡水の約70パーセントと、淡水の氷の90パーセントが存在しています。 場所によっては厚さ3マイル（4キロ）近い2つの巨大な氷床が、大陸の陸地の約99パーセントを覆っています。

当然のことながら、ほとんどの南極研究は、氷の下、氷の中、氷に何が起こっているかという、氷に焦点を当てたものです。 (Image credit: Michael Studinger.)

そして、科学者が南極の最も脚本的な発見をしたのは氷の下で、岩だらけの斜面と液体の湖の広大な王国が、何千年にもわたって氷の下に隠されていました。

1958年の地図作成遠征で、ソ連のチームは海岸から大陸の東半分の内部をトレッキングし、氷の厚さを測定するために100マイルごとに爆発物を爆発させていた。

東南極氷床の真ん中で、チームは厚さ2マイル（3km）の氷を横断していましたが、コロンビア大学ラモント・ドハーティ地球観測所の地球物理学者で教授のロビン・ベルによると、奇妙なことが起こり始めたのだそうです。

その下には何があるのでしょうか？

「彼らは突然、氷床の真ん中に非常に薄い氷を見つけ、『おい、ここに山がある』と言いました」と、ベル氏はOurAmazingPlanetに語っています。 これは、標高9,000フィート（3,000メートル）の険しい山々が連なり、大陸の内部を750マイル（1,200キロ）にもわたって伸びています。 この地域を何年も研究してきたベルは、「どの方向に回転しても、かなり平らです」と述べています。 でも、本当に不思議なのは、山があることではなく、どうして山があるのか、ということなんです」。 地質学的な時間の不可逆的な行進は、山を浸食し（もし私たちが1億年後に戻ってきたら、アルプスはなくなっているでしょう、とベルは言います）、9億から10億歳という円熟した年齢のガンブルツェフ山脈は、何年も前に摩耗しているはずです。

「それらは大昔に生まれましたが、1億年から2億年の間のどこかで、ルネッサンスを迎えました」と、ベル氏は述べました。 そのとき、浸食された山の重い根が、まるで固いチョコレートが突然、三銃士のバーの中のふわふわしたものに変化したように、密度が変化し、「救命胴衣のように」山脈を浮き上がらせたと、ベルは述べました。 「リフティングが少しの熱を加え、少しの水を加えたかどうかはわかりません。リフティングが起こり、飛び出したことは知っていますが、その相変化をどのように起こすのかという疑問にはまだ取り組んでいます」と彼女は言いました。

湖の国

ガンブルツェフ山脈の中に、南極のもうひとつの謎めいた地形が存在します。 ヴォストーク湖は、2.5マイル（3.7km）の固い氷の下に埋もれた手付かずの淡水湖です。 オンタリオ湖とほぼ同じ大きさのこの湖は、氷の下の大陸に散在する200以上の液体湖の中で最大である。

湖は、地球の核からの熱が氷床の底を溶かし、その上の厚い氷の毛布が断熱材として機能するときに主に生まれる。 湖の中には数十万年から数百万年前から孤立しているものもあり、科学者たちは水のサンプルを集めようと競い合っています。

これまでのところ、誰も南極の湖を直接サンプリングできていませんが、少なくともロシアのチーム、イギリスのチーム、アメリカのチームの3つが、この問題に取り組んでいます。

そして、湖の水は今のところ捕捉されていませんが、科学者は氷床自体のサンプルを持っており、それ自体が生物学的ミステリーを巻き起こしていることが判明しました。 それはまだ証明されていません」と、モンタナ州立大学教授で、27年間南極でフィールドワークをしているジョン・プリスカは言います。

証明されているのは、氷の中にバクテリアがいることだと、プリスカは言います。 1ミリリットルの氷に300個、海水には10万個と、微生物の基準からすると多くはありませんが、固い氷を横切る液体の小さな水脈に存在し、「小さな家」として機能していると、Priscu氏は述べました。 それは機能的な生態系なのでしょうか」と彼は言います。 研究室では、氷床の内側 2 マイル (3 km) 以上から採取した 42 万年前の氷のサンプルから採取した古代の細菌が、すぐに生命の兆候を示しました。 「私たちが水を溶かすと、それらは成長します」と、Priscu氏はOurAmazingPlanetに語りました。

しかし、氷が単に防腐剤として働き、暖かい食事を与えられるまで同じ微生物をそのままにしているのか、それとも、氷床の内部で活発な微生物コミュニティが進行しているのかは、明らかではありません。 私たちはそれを知りません。 と、Priscu 氏は語ります。

Who’s out there?

もう1つの生物学的な興味深い点は、南極を取り囲む海です。 「南極の動物を一握り拾ったとしても、地球上の他の場所の生物と間違うことはないでしょう」と、英国南極観測所の科学者、デビッド・バーンズは言います。

南極半島沖の調査船から話すバーンズ氏は、最大の謎の1つは、「なぜ私たちが見る動物の種類を見ることができるのか」ということだと語った。

南極海にはディナープレートほどもあるネギ状のウミグモが住んでいるが、地球の他の海によくいる生物、例えばナメクジは奇妙なほど存在しない。 巨大化する生物もいれば、異常に小さい生物もいる。

「多くのことが理解できる。 魚が凍結防止剤を進化させるというのは、理にかなったことです」とバーンズは言います。 「しかし、なぜ奇妙な動物のグループができるのか、なぜある動物はうまくいき、別の動物はうまくいかないのか、それがこの場所の大きな魅力の一部なのです。 それがこの場所の大きな魅力です。 そして、その理由と仕組みを理解することは大きな挑戦です」

「謎はたくさんあります。 南極について調べれば調べるほど、答えよりも疑問が多く出てきます」と、英国南極観測所の海洋生物学者であるヒュー・グリフィス氏は言います。 氷河の出口である棚氷は、厚さ何百フィートもあり、巨大なものです。 最大のロス棚は、197,000平方マイル（510,680平方キロメートル）、つまり南極大陸全体の面積の3.7パーセントを占めています」

「基本的に、その下に何が住んでいるかはほとんど何もわかっていません。

「オートサブ」と名付けられた英国製の海洋航行ロボットは、2009年に南極大陸西部で何度か潜水し、史上初めて棚氷の下を観察しました。 このロボットは、カメラやサンプリングアームを備えていないため、そこに生息する生物の姿を垣間見ることはできませんでしたが、動きの速いパイン・アイランド氷河の棚を研究する科学者に貴重なデータを提供したのです。 氷に何が起こっているのか」

Icy disappearing act

何度も何度も、研究者はこの問いに立ち戻っています。 過去25年間の研究により、西南極氷床は、氷河が硬い岩床の上を流れる場合よりも容易に滑ることができる、粘着性のある堆積物の上にあることが明らかになりました。

これらのことは、科学界にとってある種の驚きとなりました。 1980年代には、気候変動が海面にどのように影響するかを研究者がモデル化する際に、氷床は考慮されることさえなかったと、Bindschadler氏は言います。 「この10年間の観測で、氷床は、変化の大きさでも時間スケールでも、私たち専門家がこれまで可能だと考えていたよりも、はるかに劇的に変化しています」と、Bindschadlerは言いました。 「私たちは100年単位の大きな変化について話していましたが、私たちは10年単位の大きな変化を観察しています」

科学者は、迅速な変化が起こっていることを知っている今、それがどのように起こっているかを解明しようとしています – そしてすべての証拠が、海が犯人であることを明らかにしています。 「確かに、氷床の最近の変化を見ていると、すべての警報を鳴らしているのはこれです。 これは、今まさに氷床を襲っている大きなハンマーであり、何が起こっているかの詳細は隠されています」

それは、活動のほとんどが棚氷（大陸の端に張り付いた巨大な浮氷の平原）の下で起こっていると思われるからです。 衛星やその他の観測ツールでは、その下で何が起こっているかを詳しく見ることはできません。

「比較的暖かい水が、いくつかの棚氷の下に入り込んでいることは、以前からわかっていました。 コロンビア大学ラモント ドハーティ地球観測所の海洋学者であるスタン・ジェイコブスは、「私たちがまだ知らないことは、そのアクセスがどこで、どのくらいの頻度で、どのように変化しているかということです」と述べています。 このような状況下において、「震災が起きたらどうするのか？

現在、Bindschadler氏と他の研究者は、南極で最大かつ最も速く動く氷河の1つであるパイン・アイランド氷河の氷棚の下で何が起こっているかを理解しようと、その下から最初の温度データを取得するために出かけています。 「

ビンズチャドラー氏や他の多くの南極研究者の包括的な目標は、今後数十年の間に南極の氷がどのように変化し、その変化が世界の他の地域にどのように影響するかを把握できるよう、モデラーに十分なデータを提供することです。 何千年もそうなることはないと思われるが、この20年間で氷床はますます質量を失い、海への出口となる氷河は加速度的に増えてきている。 世界の3つの氷床（グリーンランド、東南極、西南極）が比較的小さな変化でも、劇的な影響を与える。 Bindschadler氏は、これらすべての氷床の体積が1％変化すると、海面が約26インチ（65センチ）上昇すると述べた。

モデラーが必要とするデータを得るには、風が吹きつける氷原で小さなテントで寝泊まりし、南極の夏の常夏の中で長時間働くことが依然として必要なのです。 「スコットやシャクルトンのような初期の探検家は、人間の存在の限界を探らなければなりませんでしたが、私たちは今、生命全般の限界を探っているのです。 私たちは世界的な大仮説を持ち、100年間で多くのことを成し遂げることができましたが、まだまだ先は長く、答えるべき問題もたくさんあります」

この記事は LiveScience の姉妹サイト OurAmazingPlanet から提供されたものです。 Andrea Mustain に連絡するには、[email protected] にアクセスしてください。 Twitterでフォローする @AndreaMustain. 9655>