1.5倍に見える氷床コア

科学者たちは、大気中の二酸化炭素が地球の気候サイクルにおいて果たす役割をより深く理解するために、南極の氷を深く掘削しています。

フロリアン・クラウスは、二枚重ねの手袋をはめて素早く慎重に動き、金メッキのシリンダーの中に立方体の氷をセットし、照準レーザーの光で赤く光ります。 彼は一歩下がって、ワイヤーとゲージで覆われた極地の氷を気候データに変換する機械を眺めました。

これが単なるテストキューブではなく、南極の数百万年前の貴重な氷の本物のスライスである場合、彼は次に真空下で抽出容器を密閉し、150ワットのメインレーザーの電源を入れ、氷サンプル全体をゆっくりと引き起こします。直接昇華してガスになります。 スイスのベルン大学の博士課程学生であるクラウス氏にとって、これはその秘密を解き明かし、内部に閉じ込められている二酸化炭素などの温室効果ガスの濃度を暴露することになる。

大気中の二酸化炭素が地球の気候サイクルにおいて果たす役割をより深く理解するために、科学者たちは長い間、南極で掘削された氷床コアに注目してきました。そこでは雪の層が何十万年にもわたって蓄積して圧縮され、古代の空気のサンプルが気泡の格子の中に閉じ込められています。小さなタイムカプセルのように。 これらの泡や、塵や水の同位体などの氷の他の内容物を分析することで、科学者たちは温室効果ガスの濃度と 80 万年前の気温を結び付けることができます。

現在3年目を迎えているヨーロッパのBeyond EPICA（欧州南極氷床コアリングプロジェクト）計画は、最終的には150万年前に遡る最古のコアを回収することを望んでいる。 これにより、気候記録は更新世中期移行期まで遡ることになる。この移行期は、氷河期と温暖期を繰り返す地球の気候振動の周波数に大きな変化をもたらした神秘的な時期である。

これほど古いコアの掘削に成功するのは、何年にもわたる努力かもしれません。 次に、科学者はその氷から閉じ込められた空気を苦労して取り除かなければなりません。 クラウスと彼の同僚は、それを行うための革新的な新しい方法を開発中です。

「私たちは氷自体には興味がありません。ただ含まれる空気サンプルに興味があるだけです。そのため、氷から空気を抽出する新しい方法を見つける必要がありました」と彼は言います。

この介入はメタンを分解し、氷河期を増幅させた可能性のある現象を模倣する可能性がある。 しかし科学者らは、さらに多くの基礎研究を行う必要があると述べている。

二酸化炭素は水に容易に溶解するため、溶解することはできません。 従来、科学者は機械的な抽出方法を使用し、氷の個々の層のサンプルを粉砕して空気を除去してきました。 しかし、氷点下50℃に保たれている大学の冷凍庫に保管されているBeyond EPICAの氷には、粉砕は効果的ではない。 核の最下部にある最も古い氷は非常に圧縮されており、個々の年層は非常に薄いため、気泡は見えなくなります。それらは氷の結晶の格子に押し込まれ、クラスレートと呼ばれる新しい相を形成します。 。

ベルン大学の過去気候・氷床コア科学グループの責任者、フーベルトゥス・フィッシャー氏は、「その最深部では、わずか1メートルの氷の中に2万年分の気候の歴史が圧縮されていると予想される」と語る。 これは現存する氷床コアの記録の100分の1の厚さだ。

Krauss と Fischer が開発中の新しいメソッドは deepSLice と呼ばれます。 (ピザのメニューは、デバイスの側面のレーザー警告ラベルのすぐ下にテープで貼られています。これは、同じ名前のオーストラリアのピザ屋からの贈り物です。) DeepSLice は 2 つの部分から構成されています。 レーザー誘起昇華抽出装置 (LISE) は、チームの研究室スペースの部屋の半分を占めています。 LISE は、近赤外線レーザーを氷床コアの 10 センチメートルのスライスに連続的に照射し、極度の低圧と温度の下で氷床コアを固体から気体に直接変化させます。 昇華したガスは、15 K (-258 °C) に冷却された 6 本の金属製浸漬管の中で凍結し、それぞれの管には 1 センチメートルの氷のコアからの空気が含まれています。 最後に、サンプルは量子カスケード レーザー技術に基づく特注の吸収分光計にロードされ、ガス サンプルを通して光子を発射し、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素の濃度を同時に測定します。 このシステムのもう 1 つの大きな利点は、科学者が氷を溶かして (水に溶けない) メタンを測定し、氷を粉砕して二酸化炭素を測定していた古い分析方法に比べて、必要な氷 (および労力) がはるかに少ないことです。