北極は電力を失っている冷凍庫

ノルウェー本土と北極のほぼ中間に位置するスヴァールバル諸島は、北極圏の他の地域よりも2倍の速さで温暖化が進んでいます。北極圏は地球の他の地域よりも最大4.5倍の速さで温暖化が進んでいます。科学者たちは、この島の氷河の後退が、潜在的に重大な気候フィードバックループを生み出していることを発見しました。氷が消失すると、メタンで過飽和状態にある地下水が地表に泡立ちます。メタンは非常に強力な温室効果ガスで、二酸化炭素の80倍の威力があります。この地下水には、表面が空気にさらされたコップ一杯の水の60万倍以上のメタンが含まれている可能性があります。 

「つまり、大気圏に突入すると平衡状態になり、可能な限り速やかに、そして大量にメタンを放出するということです」と、ケンブリッジ大学とスヴァールバル諸島大学センターの氷河生物地球化学者で、ネイチャー・ジオサイエンス誌に発表された今回の発見に関する論文の筆頭著者であるガブリエル・クレバー氏は述べている。「スヴァールバル諸島の泉からだけでも、年間約2,300トンのメタンが放出されています。これはおそらく牛3万頭分に相当するでしょう」（牛は大量のメタンをげっぷとして放出する）。 

「正直、この数字は間違っているんじゃないかと思ったほどですが、まさか間違っているはずはありません」と、バルセロナ大学で北極のメタン排出量を研究しているカロリーナ・オリッド氏は言う。彼女は今回の研究には関わっていない。「うわあ、本当に、本当に高い数字です」 

メタンは、一部の場所では加圧ガスとして地中から噴出しており、クレバー氏は実際に火をつけることができます。下の動画をご覧ください。「これはこれまで考慮されていなかった、広範囲にわたるメタン排出源です」とクレバー氏は言います。「この現象は北極圏の他の地域でも起こっていると推測できます。これを外挿して北極圏全体に広げれば、相当な規模のものになる可能性があります。」

北極圏が急速に温暖化するにつれ、科学者たちは北極圏が気候変動の影響を受けているだけでなく、その一因にもなっている点を発見しつつある。まるで電源を失った冷凍庫のように、北極圏では氷が解け、内部の物質が腐敗し、温室効果ガスの雲が放出されている。永久凍土と呼ばれる凍土が解けると、酸素の少ない水たまりができ、そこで微生物が有機物を分解してメタンを放出する。気温が上昇するほど、これらの微生物はより活発になり、メタンの生成量も増加する。（場所によっては、永久凍土の融解があまりにも速く、地形にメタンを噴出する穴が掘られているほどだ。）

他の場所では、氷河の下の地中に広大なガス層が眠っています。気温が十分に下がり、圧力が十分に高くなると、ガスは固体のメタンハイドレート、つまり氷の檻の中に閉じ込められたメタンに凍結します。もちろん、この氷は気温の上昇とともに溶ける可能性があります。

氷河が溶けると、より暗い色の土地が露出し、太陽エネルギーをより多く吸収して、土地の温暖化を加速させる、恐ろしい気候フィードバックループが生じる。 

メタンは地中化石燃料の主要成分であり、私たちが燃やす「天然ガス」にもメタンが含まれています。メタンが岩石の亀裂を通って移動します。地下水に達すると、液体は地質ガスを容易に吸収します。「頁岩や石炭など、有機物を多く含む岩石が多い地域では、高濃度の湧き水が多く見られることが分かっています」とクレバー氏は言います。「これは何百万年も前に岩石に閉じ込められていたメタンであり、今、これらの地下水源を利用することで噴出する道を見つけています。つまり、この非常に巨大な貯留層から供給されているため、これらの排出能力は非常に大きいということです。」 

しかし、温暖化によってどれだけのメタンと二酸化炭素が排出されているかを研究者が定量化するのは困難です。まず、スヴァールバル諸島やその他の北極圏でフィールドワークを行うことは非常に困難です。さらに、この地域に生息する微生物の中には、メタンを生成する微生物もいれば、メタンを吸収・固定するメタン消費者もいる可能性があります。メタンを生成する微生物は、永久凍土が融解するのを好みます。なぜなら、その環境は湿潤で酸素が乏しい、いわゆる無酸素状態だからです。しかし、氷河が消失して陸地が乾燥すると、メタンを食べる微生物が代わりに増殖する可能性があります。

「場合によっては、景観の中に小さなメタンの吸収源が存在する可能性があります」と、スウェーデン農業科学大学の生態学者で、北極のメタンを研究しているが、今回の論文には関わっていないジェラール・ロシェ＝ロス氏は述べている。北極には広大な陸地があるため、こうした小さな吸収源が積み重なって、相当量の二酸化炭素を隔離している可能性がある。さらに、北極圏が温暖化するにつれて、新たな植生が生い茂り、成長に伴い二酸化炭素を吸収する。科学者たちはまた、氷河の融解水が水源となる流域が二酸化炭素を吸収できることも発見して_いる。

これらの温室効果ガスを封じ込める自然のメカニズムが、地下水から湧き出る地質学的メタンなど、それらを放出するメカニズムに追いつくことができるかどうかは明らかではありません。北極圏は簡単に特徴づけられる一枚岩ではありません。科学者たちは、ある地域が近隣の生態系とさえ異なる方法でメタンを生成・隔離している仕組みを解明するために、綿密なフィールドワークを行う必要があります。 

しかし今、かつて確実に氷河に覆われていた環境が、北極の氷河が揺らぐにつれて解けつつあることが明らかになりつつある。「炭素循環を研究する人々は長年、永久凍土や氷河の下に閉じ込められ、凍結している、基本的に利用できないメタンが、ある時点で地表環境に利用可能になるかもしれないという仮説を立ててきました」と、ウィスコンシン大学マディソン校の生物地球化学者エミリー・スタンリー氏は述べている。スタンリー氏は今回の研究には関わっていない。「私が憂鬱に思うのは、これが『さあ、出てきました。いよいよです』と言っている数少ない論文の一つだということです」 

地下水のメタンの放出は、さらなる温暖化が迫っていることを示す悪い兆候です。「今まさにそれが起こっています」とスタンリー氏は言います。「私たちはこの正のフィードバックループを目の当たりにし始めているのです。」