ロボットが終末氷河の下でさらなる困難を発見

ロボット「アイスフィン」は、人間が到達できない場所、つまり南極大陸沖の2,000フィート（約600メートル）の氷の下を泳ぐために設計されています。熱水を掘削した掘削孔から降りてきた魚雷型のこの機械は、スワイツ氷河の脆弱な下部の測定値と、最も印象的なのは映像を撮影します。フロリダ州ほどの大きさのこの氷塊は、「ドゥームズデイ氷河」とも呼ばれており、それには理由があります。急速に崩壊が進んでおり、もし崩壊すれば世界の海面が30センチ（約30センチ）以上上昇する可能性があります。また、氷河が崩壊する際に周囲の氷河を引っ張る可能性があり、そうなれば海面上昇がさらに3メートル（約3メートル）進むことになります。

Nature誌に本日発表された2本の論文の中で 、科学者たちはIcefinやその他の機器が膨大な氷の下で発見したものについて述べている。端的に言えば、トラブルだ。将来の海面上昇モデルでは、海に浮かんでいるスワイツ氷床（棚氷）の底面は比較的単純で平坦とされているが、ロボットは、その10％がはるかに複雑であることを発見した。例えば、高さ30フィートを超える垂直の壁のテラスがあり、そこでは平坦な部分よりもはるかに速く融解が進んでいる。その小さな部分が「私たちが目にしている融解の25％を占めている」と、Icefinプロジェクトを率いるコーネル大学の地球惑星科学者、ブリトニー・シュミット氏は言う。（彼女は一方の論文の筆頭著者、もう一方の論文の共著者である。）「ですから、本当に大きな影響です。」

これらの岩石が融解するにつれて、氷床全体に衝撃が伝わる可能性がある。「スワイツ氷床についてわかっているのは、崩壊しつつあるということです」とシュミット氏は言う。「私たちは過去30年間、スワイツ氷床を観察し、亀裂やクレバスが氷床全体に広がり、棚氷全体を不安定化させている様子を観察してきました。そして、ここで示しているのは、海がこれらの脆弱な部分に作用し、ある意味で状況を悪化させているということです。」

アイスフィンなどの観測機器を設置するため、シュミット氏と同僚たちは、氷河の着氷線付近、つまり南極大陸から氷が剥がれ落ち、海に浮かび始める地点付近を掘削した。スワイツ氷河の融解の危機は、上空の気温上昇ではなく、海水温の上昇によるものだ。1990年代後半以降、着氷線は内陸に10マイル（約16キロメートル）後退しており、現在ではより多くの氷河の氷が温かい海水と接触している。潮汐ポンピングと呼ばれる現象も、氷河の状況を悪化させている。潮が満ちると氷が隆起し、さらに多くの海水が氷河の下に流れ込むのだ。

科学者たちは、氷河の高度の微細な変化を観測する衛星のおかげで、後退する氷河の接地線の位置をかなり正確に推定している。しかし、氷河の底部が数千フィートの氷の下にあるため、接地線付近でどの ようになっているかは正確には把握できていない。「これらのデータは非常に刺激的です。隠れたシステムを垣間見ることができるからです」と、ウォータールー大学の氷河学者クリスティン・ダウ氏は述べている。ダウ氏は南極の氷河を研究しているが、今回の研究には関わっていない。

Icefinを使用することで、研究者たちはカメラを遠隔操作しながら、水中の塩分濃度、温度、酸素含有量を測定することができました。「氷床自体の地形が非常に複雑で、階段状、段丘、裂け目、クレバスが多数存在することがわかりました」と、英国南極調査局の物理海洋学者で、論文の筆頭著者であり、もう1本の論文の共著者でもあるピーター・デイビス氏は述べています。「表面によって融解速度が大きく異なっていました。」

氷河の底面（科学用語では基底氷）が滑らかな場所では、確かに融解が進んでいますが、地形がギザギザしている場所に比べて融解の速度ははるかに遅いです。これは、氷が平らな場所に冷たい水の層があり、液体の毛布のように温かい海水から氷を遮断しているためです。一方、地形が傾斜していて不規則な場所では、暖かい水が氷を攻撃できる垂直面が多くなり、側面からの侵入も考えられます。この融解によって、ゴルフボールの表面のような奇妙な「スカラップ」状の外観が生まれます。

これらの複雑に拡大する基底構造は、氷の残りの部分に影響を及ぼす可能性があります。「氷の下の地形が広がると、氷が浮いている状態なので、表面にも同様の反射が見られます」とデイビス氏は言います。「そのため、氷の下の亀裂や割れ目を広げると、棚氷の安定性が損なわれ、時間の経過とともに崩壊が進む可能性があるという懸念があります。」

基底氷の平らな部分はある程度融解を防いでいると安心しているなら、それは間違いだ。「以前よりも融解が減っていると言っているように聞こえるかもしれないが、それは真実ではない」とシュミット氏は言う。むしろ、スワイツ氷床の劇的な劣化は、これまでのモデル予測よりも穏やかな条件下で起こっていることが示されている。「これは重要なことだ」と彼女は続ける。「つまり、この程度の変化を起こすのに必要な条件が より少ないということだ」

言い換えれば、スウェイツ氷床の底部はこれまで考えられていたよりもはるかに敏感なのかもしれない。「今回の研究結果から、これらのシステムの平衡状態をそもそも崩す方がおそらく容易だということが分かります」とデイビス氏は言う。「これまで、急速な後退と急速な融解を関連付けてきました。しかし、今回の研究結果は、後退を促すのに急速な融解は必要ないということを示していると思います。必要なのは、 融解に変化が起こることです。つまり、システムを平衡状態から引き離す何かが必要なのです。」

これは特に懸念すべき事態だ。なぜなら、氷床の後退は基底融解の急激な速度だけでは説明できないことを意味するからだ、とジョージア工科大学氷・気候グループの責任者で、今回の論文には関与していないアレクサンダー・ロベル氏は言う。そして、他の要因がさらなる融解を引き起こす可能性もある。「将来、海水温や海洋循環が変化した場合、基底融解の速度がさらに上昇し、氷床の後退速度がさらに加速する可能性があります」とロベル氏は言う。

スワイツ氷床の崩壊状況をより深く理解することは、それが海面上昇にどれほどの速さで影響するかを予測する上で極めて重要です。通常、予測は氷床の裏側を平坦または傾斜として表す単純化されたモデルに基づいています。これは、アイスフィンのような観測機器が氷床の詳細な地図作成を始めたばかりであることと、広大な地域における複雑な状況を解析するには計算能力が必要であることが一因です。

しかし、アイスフィンが発見した複雑な特徴は、氷河をより詳細にモデル化するために不可欠となる可能性があります。「ここは南極の安定にとって非常に重要な地域です」とダウ氏は言います。「そこから得られるデータはどれも、このシステムが将来どのような行動をとるかを予測する上で非常に貴重なものとなるでしょう。」