科学者たちは宇宙の塵を利用して、北極海氷の3万年にわたる歴史を再構築し、気候変動に関連した劇的な変化を示した。このScience誌に掲載された研究は、海氷の覆われ具合を栄養素のサイクルと将来の生態学的影響に結びつけている。発見は、海氷の減少が植物プランクトンの活動を促進し、食物連鎖を変える可能性を強調している。
北極海氷は1979年以来42%以上縮小しており、これは衛星による一貫した測定が始まった年である。氷が薄くなり後退するにつれ、露出した海洋がより多くの太陽光を吸収し、温暖化を加速させ、数十年以内に氷のない夏を引き起こす可能性がある。
11月6日にScience誌に掲載された研究では、爆発する星や崩壊する彗星から来る微細な粒子でヘリウム-3を運ぶ宇宙の塵を利用して、古い海氷の覆われ具合を追跡した。研究者たちは、北極の3つのサイトから採取した堆積物コアでヘリウム-3を測定し、これらのサイトは現代の海氷グラデーションをカバーしている：北極点近くで年間を通じて覆われているもの、9月の季節的端のもの、そして1980年には氷で覆われていたが今は定期的に開いた水域が見られるもの。
「干し草の山から針を探すようなものだ」と、研究を主導したワシントン大学の海洋学助教授フランキー・パヴィア氏は語った。「この少量の宇宙の塵がどこにでも降り注いでいるが、地球の堆積物もかなり速く蓄積している。」
分析では、最後の氷河期の約2万年前に宇宙の塵が最小限だったことが明らかになり、これは海底に塵が到達するのを阻害した持続的な氷を示している。氷河期後に惑星が温暖化すると、堆積物に塵が再出現し、氷の減少を意味した。
氷を生物学に結びつけて、チームは低氷期中にフォラミニフェラによる栄養素消費——その殻の化学的特徴で測定——が最も高かったことを発見した。「将来、海氷が減少すると、北極の植物プランクトンによる栄養素消費が増加すると予想され、これは食物連鎖に影響を及ぼす」とパヴィア氏は述べた。
可能な要因には、氷の減少による表面光合成の強化や融解水による栄養素の希釈が含まれるが、生産性向上を区別するためにはさらなる研究が必要だ。「将来の海氷覆われの減少のタイミングと空間パターンを予測できれば、温暖化を理解し、食物連鎖や漁業の変化を予測し、地政学的シフトに備えるのに役立つ」とパヴィア氏は付け加えた。
共同執筆者には、マサチューセッツ・ボストン大学のジェシー・R・ファーマー氏、米国地質調査所のローラ・ジェメリ氏とトーマス・M・クロニン氏、カリフォルニア工科大学のジョナサン・トレフコーン氏とケネス・A・ファーレイ氏が含まれる。この研究は国立科学財団とフォスター・アンド・ココ・スタンバック博士後期研究員の支援を受けた。