太陽を好むバクテリアが氷河の融解を加速させている可能性

バタフライ効果とは、南米の昆虫の繊細な羽ばたきのような小さな刺激が、北米の竜巻のような一連の雪だるま式に大きくなる現象を引き起こす現象を指します。少なくとも、数学の世界におけるカオス理論では、これがその考え方です。大気科学者は、蝶がそのような力を持つとは考えにくいと言うでしょう（これは、世界中の良心的な蝶にとっては間違いなく安堵でしょう）。しかし、この効果は一般的に現実のものです。一見取るに足らない出来事が、規模と重要性を増す連鎖的な連鎖反応を引き起こすことがあるのです。グリーンランドの氷床で、科学者たちは、蝶よりもはるかに小さいものの、その増殖が竜巻よりもはるかに大きな影響を及ぼす可能性のある、そのような変化の要因を発見したと述べています。

シアノバクテリア（融解水に生息する光合成微生物）は、気温上昇と雲量の減少により、この地域でより多く繁殖していると考えられます。これらのバクテリアが氷河の堆積物（主に石英）と接触すると、粒子が凝集して元の大きさの91倍の大きさの球状になります。そのため、小さな粒子は融解水に流されるのではなく、氷河上部の河川（正式には氷河上河川）に蓄積され始めます。

「この堆積物は非常に暗いため、太陽光を大量に吸収します」と、ラトガース大学の水文学者サーシャ・リードマン氏は述べている。同氏は、この研究成果をまとめた最近の論文を地球物理学研究レターズ誌に発表した。「論文で明らかになったのは、堆積物の中でバクテリアが繁殖し、堆積物が洗い流されないよう凝集させなければ、この堆積物は存在しなかったということです。」つまり、より暗い色の砂利は太陽エネルギーをより多く吸収し、氷床の融解を加速させている可能性がある。

ニュースを読んでいない人のために言っておくと、氷河が溶けているのは悪いことです。

これらの微小なバクテリアは地球に大きな影響を与える可能性があります。グリーンランドの氷床は65万平方マイル（約1万1千平方キロメートル）以上を覆っており、NASAによると、もし完全に溶けてしまったら、世界の海面は24フィート（約7.3メートル）上昇するでしょう。これはすぐには実現不可能ですが、NASAはさらに、1992年から2018年の間にグリーンランドの氷は3兆8000億トン失われ、この期間に世界の海面上昇に0.4インチ（約1.0センチメートル）寄与したと推定しています。

誤解のないよう申し上げますが、グリーンランドの氷床にバクテリアが存在することは目新しいことではありません。微生物は、氷河底周辺の露出した陸地から氷を登ってきた堆積物、あるいはより遠くから吹き付けてきた堆積物と絡み合っています。この塵が氷河に蓄積すると、科学者が「クリオコナイト・ホール」と呼ぶものが形成されます。暗い色の堆積物が太陽エネルギーを吸収し、氷を熱して氷床の窪みを溶かします。下の写真をご覧ください。

この砂利と溶けた氷には、太陽光で動くシアノバクテリアが混ざっています。クリオコナイトの穴が深くなるにつれて、穴の底は直射日光から遠ざかり、そこに生息するシアノバクテリアが利用できるエネルギーが減少します。しかし、リードマン氏は、「雨が降ったり、大規模な融解が起きたりすると、クリオコナイトの堆積物が洗い流され、氷河上の河川に流れ込み、氾濫原に堆積します」と述べています。

今、バクテリアは夢にも思わなかったほどの太陽光にさらされている。特にグリーンランド上空の雲量が減っていることを考えると、その恩恵は大きい。増殖するシアノバクテリアは、堆積物を黒くする2つの方法を持っている。1つは、シアノバクテリア自身が、フミン酸と科学者が細胞外高分子物質と呼ぶ物質を混ぜ合わせた黒っぽい物質を生成することだ。前者は死んだバクテリアの分解によって生成され、生き残ったバクテリアに紫外線保護効果をもたらす可能性がある。後者は接着剤のような粘液で、シアノバクテリアが生息環境を安定させるのに役立つ。

リードマン氏によると、2つ目の方法は「堆積物の構造を変え、凝集させることで、水を保持しやすく、表面に付着しやすくする」ことだ。「凝集しているというだけで、より多くの太陽光を吸収できる」のだ。氷河上の流れに堆積した物質は、氷そのものよりもかなり暗い色をしている。

リードマン氏と同僚たちは、グリーンランドの氷床周辺をドローンで飛行させた結果、堆積物が川底の最大25%を覆っていることを発見した。（下の美しい映像をご覧ください。）さらに、バクテリアが砂を集める働きをしなければ、小さな粒子は沈殿せずに流されてしまうため、川底のわずか1.2%しか覆われないと推定した。

しかし、研究者たちは依然として多くの未知の点に取り組んでいる。シアノバクテリアは太陽光で活動するため、グリーンランドの温暖化に伴い増殖する可能性が高い。しかし、どの程度の温暖化が「温暖すぎる」と言えるのだろうか？「これらのバクテリアが気温上昇や流量増加に耐えられるかどうか、あるいは川の形状がどのように変化するかは、まだよく分かっていません」とリードマン氏は言う。しかし、彼はさらにこう付け加える。「気温が上昇するにつれて、バクテリアの増殖も増加する可能性が高いでしょう。ですから、融解速度の上昇の主な原因ではないことは確かですが、無視できない要因である可能性は高いでしょう。」

この研究は、氷河の上で起こっている一見重要な現象に光を当てるだけでなく、氷河の融解が気候変動の全体像の中でどのように位置づけられるかを科学者がより深く理解する助けにもなるだろうと、ブリティッシュコロンビア大学の生物地球化学者で北極の水文学を研究するキラ・A・セントピエール氏は述べている。同氏は今回の研究には関わっていない。「これらのシステムの中で過ごす時間が長ければ長いほど、こうしたプロセスを発見できるようになり、将来何が起こるのかをより正確に予測できるようになると思います」と彼女は言う。

課題は、これをスケールアップし、シアノバクテリアが広大な氷河地域全体でどのように氷河の融解に影響を与えているかをモデル化し、それを気候変動の地球モデルに組み込んで海面上昇の予測精度を向上させることだ。

この研究は、氷河の捉え方そのものを変える可能性もある。氷河は、単なる巨大な氷塊の停滞以上のものだと判明したのだ。「これまで私たちは、氷河を冷たく、いわば死の環境だと考えてきました」とセントピエール氏は言う。「そして今回の研究は、氷河系では当初考えられていたよりもはるかに多くのことが起こっているという事実を証明しています。」

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