人為的に排出されたCO2の濃度が高まることで海洋酸性化が進み、海底が急速に溶解している、と新たな研究が警告しています。
通常、深海底は白亜のような白色をしています。その大部分は、多くのプランクトン生物やサンゴの骨格や殻から形成された鉱物方解石（CaCO3）で構成されています。
海底は、海洋酸性化の度合いを制御する上で重要な役割を果たしています。方解石の溶解はCO2の酸性を中和し、その過程で海水が過度に酸性になるのを防いでいます。
しかし近年、特に北大西洋や南大洋などの一部のホットスポットでは、海底の白っぽい堆積物が濁った茶色へと変わりつつあります。人間活動により、海水中のCO2濃度は非常に高く、海水は非常に酸性が強くなっており、その結果、方解石が単に溶解しているのです。
運命づけられた未来
研究者らは、現在観測されている現象は、将来海底が受けるであろう影響の前触れにすぎないと考えています。
「CO2が海底まで沈降するには数十年、あるいは数世紀もかかるため、人間活動によって生じたCO2のほぼすべてが依然として表層にとどまっています」と、マギル大学の地球・惑星科学学科で博士課程に在籍する筆頭著者のオリヴィエ・スルピス氏は述べています。
「しかし将来的には、CO2は深海に侵入し、海底の上に広がり、海底の方解石粒子をさらに多く溶解させることになるでしょう」とスルピス氏は述べています。
「現在、CO2が大気中に排出されている速度は、地球の歴史においても極めて高く、少なくとも恐竜の絶滅以降のどの時期よりも速いものです。また、海洋の自然なメカニズムが対処できる速度をはるかに上回っており、将来の海洋酸性化の水準について懸念が生じています」と同氏は説明しています。
実験室内の海洋
深海での測定は困難かつ高コストであるため、研究者らは実験室内に海底に似た微小環境を構築し、深海底の底層流、海水の温度と化学組成、そして堆積物の組成を再現しました。
これらの実験により、海洋堆積物中における方解石の溶解を制御する要因を理解することができ、さまざまな環境変数の関数としての溶解速度を正確に定量化することが可能になりました。産業革命以前と現在の海底溶解速度を比較することで、研究者らは全溶解速度のうち人為的要因による割合を抽出することができました。
気候変動がホッキョクグマだけの問題ではないように、海洋酸性化はサンゴ礁だけの問題ではありません。
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海底付近の海流の速度推定は、ミシガン大学の物理海洋学者で准教授のブライアン・アービック氏が開発した高解像度海洋モデルに基づいています。同氏の研究室の元博士研究員であるデイビッド・トロスマン氏は、現在テキサス大学オースティン校の研究員を務めています。
「デイビッドと私がこれらのシミュレーションを開発した当時、海底の地質学的物質の溶解への応用はまったく念頭にありませんでした」とアービック氏は述べています。「科学研究は時に予期せぬ回り道をし、予期せぬ成果をもたらすことがあるのです。」
「気候変動がホッキョクグマだけの問題ではないように、海洋酸性化はサンゴ礁だけの問題ではありません」とトロスマン氏は付け加えています。「本研究は、人間活動の影響が多くの地域で海底にまで及んでおり、これらの地域で生じている酸性化の進行が、地球の気候史を理解する私たちの能力に影響を及ぼすかもしれないことを示しています。」
「この研究は、人間活動が海底の地質学的記録を溶解させていることを示しています」とアービック氏は述べています。「地質学的記録は自然的・人為的変化の証拠を提供するため、これは重要なことです。」
今後の研究では、さまざまな将来のCO2排出シナリオのもとで、この深海底の溶解が今後数世紀にわたってどのように進行していくかを調べる予定です。研究者らは、人間が引き起こす酸性化が海洋生態系に長期的にどのような影響を及ぼすかについて、科学者と政策立案者が正確な推定値を策定することが極めて重要であると考えています。
カナダ自然科学・工学研究評議会（NSERC）と米国国立科学財団がこの研究に資金を提供しました。本研究成果は米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences）に掲載されています。
