いまから20,000年ほど前、氷期の極寒のなかにあった地球は、巨大な氷河に吸い上げられるようなかたちで海面が400フィート（約122m）低下した。下降した海面によって新たに露出した地面は凍りつき、永久凍土となって現在も北極圏に残っている。
ところが、地球が暖かくなって人類が（いまのところ）快適に暮らせるようになるにつれ、海面は再び上昇し、沿岸の永久凍土が端から徐々に水没していった。こうして、永久凍土の一部が凍ったまま水中に存在することになったのである。
海中の永久凍土は巨大かつ隠れた気候変動要因であり、科学者たちはこれが融解した際に及ぼす影響をいち早く解明できるよう取り組んでいる。陸地の永久凍土が崩壊した場合、そこから大量の炭素が大気中に放出されることは科学者たちの間では周知の事実である。
永久凍土が溶けると、そこに眠っていた微生物が周りの有機物を食べ始める。乾いた有機物を分解した場合は二酸化炭素を、溶けた氷が池を形成した場合はメタンが大気中に放出されるのだ。
こうして永久凍土が融解することで多くの温室効果ガスが放出され、それによって地球の温暖化が進み、さらに多くの永久凍土が溶けるという悪循環に陥る恐れがある。北極圏では地球のほかの地域より4倍の速度で温暖化が進んでいるだけに、これは極めて大きな問題なのだ。
しかし、海底の永久凍土には容易に近づけないせいで、ほとんど研究が進んでいない。どこの地域でも調査船を一定期間レンタルするにはそれなりの費用がかかるが、北極圏ではそれがさらに高額となり、掘削サンプルの入手となると状況ははるかに難しくなる。
こうしたなか、ある警告を含んだ論文が3月中旬に『米国科学アカデミー紀要（PNAS）』で発表された。執筆者である多国間の科学者チームによって、論文には北極圏で進行中の現象に対する貴重な考察が記されている。
研究チームはカナダ北部の沿岸で魚雷に似た形状の海洋ロボットを海中に投じ、音波探知機を用いて海底の測量調査を実施した。科学者たちはこの調査を9年間にわたり何度も繰り返し、海底の地形の変化を観察したという。その結果、大規模な地形変動が進行していることが明らかになったのだ。
上の図に示された調査結果には、不穏なデータが記されている。ここに描かれているのは、海中の永久凍土が溶けて崩れ去ったことを示す巨大な陥没穴だ。この巨大な穴のほかに数十個のくぼみが海底で発見されている。
科学者たちは、「サーモカルスト」と呼ばれるこのすさまじい現象を、すでに陸地で記録している。永久凍土は氷と土が混ざり合ってできているので、いったん溶けると全体の体積が減り、北極圏一帯にいくつもの巨大な穴ができてしまう。このイラストが示すように、同じ現象が海中でも起きているのだ。
「海底のいたる所でこの規模の変動がこれほど頻繁に起きているという事実には、驚きを禁じ得ません」と、モントレー湾水族館研究所に所属する海洋地質学者で、この論文の執筆者のひとりでもあるチャーリー・ポールは語る。調査海域はマンハッタン島の半分ほどの広さだったが、発見された穴の数は40に上ったという。
下のイラストは対象海域の一部分である。最も大きい穴のサイズは「ニューヨーク市内の6階建てアパートが並ぶ1区画分に相当します」と、ポールは説明する。
なぜこうした現象が起きるのか。陸上では、気温の上昇によって永久凍土が溶け始めている。ところが、ポールによると海底では凍土を溶かすほどの水温上昇が起きているという裏づけはないという。
つまり、融解は上からではなく、下から始まっている可能性が高いということだ。海底の永久凍土はおそらく厚さ数百メートルのくさび型に凍っており、その下を流れる比較的水温の高い地下水に浸食されているのではないかと、ポールは推測する。
「土が混ざっていないただの氷でできた永久凍土では、徐々に空洞が生まれ、いずれ崩壊するでしょう」と、ポールは説明する。「北極圏で形成されている空洞は、周辺の海底が長期的な温暖化の影響に晒されてきた結果だと、わたしたちは考えています」
この「長期的」という点が重要になる。陸上の永久凍土に見られる急速な融解とは異なり、海底の凍土層はかなり長い年月のなかで崩壊が進んでいる可能性が高い。最後の氷河期からゆっくりと地球をむしばんできた温暖化の影響である。
「この論文から得られる最大の学びは、海中の永久凍土が何らかの動きを見せるにはこれほど長い時間がかかるのだ、ということだと思います」と、ブリガムヤング大学で永久凍土を研究するベン・アボットは語る。アボットはポールらの調査には参加していない。
「このことを誤解して、『それなら、いまのところ何の心配もないね』と言う人がいるかもしれませんが、わたしはまったく逆の捉え方をしています。いったん海底の永久凍土の融解が始まってしまうと、大量の温室効果ガスの放出という未来に間違いなくぶつかってしまうでしょう。ハンドルのついたクルマではなく、山頂から転がり落ちてくる巨大な岩のようなものなのですから」
海底におけるこうした融解は長い時間をかけて引き起こされたと考えられるが、北極圏では温暖化が急速に進んでいることから、科学者たちは融解がさらに加速することを危惧している。海流のパターンが変化し、水温の高い海水が北極圏に流れ込む可能性があるからだ。「現時点で見られる変化は長期的なものですが、人間が気候に及ぼす影響のせいで、この変化は今後すぐに加速するかもしれません」と、アボットは語る。
いまだに解明されていない大きな疑問がふたつある。海底にどれだけの永久凍土が存在するのか、そして、そこにどれだけの温室効果ガスが眠っているのかということだ。科学者たちも北極海の底にあるすべてのサンプルを採集することなどできない。
その代わりに、科学者たちは過去に目を向け、数万年前の最終氷期のなかでも最も氷床が大きくなった時期と現在の地表の露出面積を比較する調査に取り組んでいる。これにより、氷河が溶けて海面が現在の水準まで上昇したときに、どれだけの永久凍土が形成され、その後どれほど水没したか推測できる。
推定値にはばらつきがあるが、海底永久凍土の総面積はおよそ77万5,000平方マイル（約200万平方キロメートル）と見られる。そこには数百ギガトン分の有機炭素と、数十ギガトン分のメタンが閉じ込められている可能性があるという。
二酸化炭素の80倍の温室効果があるメタンは、二酸化炭素に比べかなり速いスピードで消散するとはいえ、気候変動に対する深刻な脅威であることは確かだ。陸上の永久凍土では、氷が溶けて濡れた有機物を微生物が分解することでメタンが放出される。海底のほうがずっと水気が多いことは言うまでもない。
しかし、海底から放出されるメタンには、海底にもともと存在していた天然ガスが上方に漏れ出し、格子状に凍った水分子からなる「メタンハイドレート」と呼ばれる固体に閉じ込められたものも含まれている（メタンハイドレートはいわゆる“凍ったガス”で、火をつけると燃える）。海底に眠るメタン分子は、「水温が限界値を超える瞬間を静かに待っています。そのときが来たら、猛烈な勢いで放出されるでしょう」と、アボットは語る。
海底の永久凍土から放出されたメタンは、堆積物の中や海中に生息する微生物によって二酸化炭素に分解される。「この現象は、メタンの放出から人類を守る“微生物のフタ”と呼ばれています。極めて有害な温室効果ガスであるメタンを、毒性の弱い二酸化炭素に変えてくれているからです」と、アボットは説明する。
「とはいえ、この論文が指摘しているように、大規模な海底永久凍土の崩壊が起きた場合、大量のメタンが無数の気泡となって放出されるのではないかという懸念があります。膨大な数の気泡が発生すると微生物による酸化分解が追い付かず、メタンがそのまま大気中に放出されることになります」
海底永久凍土の融解が最終的にどんな結果を招くかを、正確に言い当てることは難しい。海底の永久凍土は一種のタイムカプセルであり、単純に陸上の永久凍土の融解が及ぼす影響と比べられないからだ。「もともと海の面積が広がったことで生まれた、太古の遺物と呼ぶべき環境なのです」と、コロラド大学ボルダー校で永久凍土を研究する環境学者のメリット・トゥレツキーは語る。彼女はこの論文には関与していない。
しかし、陸地からの放出がすでに確認されている温室効果ガスに、これから放出される可能性のある海底に眠るメタンが加われば、環境への影響は甚大なものになるだろう。トゥレツキーはこの状況を「地球上に先進工業国をもうひとつ追加するようなものです」と説明している。
「北極で起きていることは、もはや北極だけの問題ではありません」と、トゥレツキーは指摘する。北極圏を、数千年にわたって二酸化炭素を閉じ込めてきた“地球の冷凍庫”と考えてみるといい。
「人類はいま、その冷凍庫の電源プラグを壁から抜こうとしています」と彼女は警告する。「何千年にもわたり地球を温暖化から守るヒーロー的な存在だった北極圏は、いまや温暖化の“ホットスポット”と化しています。そこに閉じ込められている二酸化炭素は、いままさに大気中に放出されようとしているのかもしれません」
（WIRED US/Translation by Mitsuko Saeki/Edit by Naoya Raita）
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