130年以上前から信じられてきたことに反し、新たな研究により、海洋の化学組成は世界各地で大きく異なることが明らかになりました。
カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム（Ca、Mg、Sr）は、海洋に含まれる重要な元素であり、多くの生物学的・地質学的プロセスに関与しています。これらの濃度は、採取された数千の試料によって異なります。
この発見により、科学者は海水温などを予測するモデルの再評価を迫られることになるでしょう。
海洋化学は、粒子、イオン、栄養塩からなる複雑な混合物です。そして一世紀以上にわたり、科学者は特定のイオン比が空間的にも時間的にも比較的一定に保たれていると考えてきました。
しかし今回の研究結果は、この長年の信念を覆すものです。
研究者らは、海水中の3つの主要元素の比率が海洋全体で異なることを発見しました。これは、科学者が多くの仮説やモデルを再検討しなければならないことを意味します。
カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム（Ca、Mg、Sr）は、海洋化学における重要な元素であり、多くの生物学的・地質学的プロセスに関与しています。例えば、多くの動物や微生物は、骨格や殻を形成するためにカルシウムを利用しています。
これらの元素は、河川や、熱水噴出孔などの地殻変動の影響を受ける地形を通じて海洋に入ります。サンゴやプランクトンなどの生物や、海底堆積物によって取り込まれています。
現代の海水組成の最初の近似値は、130年以上前に得られました。この研究を行った科学者らは、場所による多少の違いはあるものの、外洋の海水中の主要イオン間の比率はほぼ一定であると結論付けました。
その後、研究者らはこの考え方を概ね受け入れ、これは非常に理にかなったものでした。これらの海洋元素の循環速度が遅いこと（数百万年単位）に基づき、科学者らはこれらのイオンの比率が長期間にわたって比較的安定に保たれると長らく考えていました。
「この論文の主要なメッセージは、これらの比率を見直す必要があるということです」と、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の生態学・進化学・海洋生物学学科の教授であり副学科長でもあるデボラ・イグレシアス＝ロドリゲス氏は述べています。「これらの元素の滞留時間に基づいて、過去に立ててきた想定をこのまま続けることはできません。」
2010年に遡りますが、イグレシアス＝ロドリゲス氏は、ヨーロッパの西、北大西洋の海底地域であるポーキュパイン深海平原での研究航海に参加しました。彼女は、当時博士課程に在籍していた元教え子で、現在の論文の筆頭著者でもあるマリオ・レブラート氏を招いていました。その論文は米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences）に掲載されました。
この研究では、さまざまな深度における水の化学組成を分析しました。レブラート氏は、試料から得られたCa、Mg、Sr比が、予想から大きく外れていることを発見しました。この発見は興味深いものでしたが、データは一か所からのものにすぎませんでした。
その後の9年間で、レブラート氏はこれらの元素比の世界規模の調査をまとめ上げました。イグレシアス＝ロドリゲス氏を含む科学者らは、79回の航海で、海面から水深6,000メートル（19,685フィート）までの範囲から1,100点以上の海水試料を採取しました。データは10か国の14の生態系から得られました。また、一貫性を保つため、すべての試料は一つの研究室で一人の担当者が処理しました。
この研究結果は、130年来の海水化学に関する学界の想定を覆し、これらのイオンの比率が海洋全体で大きく異なることを明らかにしました。科学者はこれまで長い間、これらの比率を用いて、水温などの過去の海洋条件を再構築してきました。
「主要な意味合いは、私たちがこれまで行ってきた古環境の再構築を見直す必要があるということです。環境条件がこれらの比率に大きな影響を及ぼしており、これまで見過ごされてきたからです」と、イグレシアス＝ロドリゲス氏は述べています。
海洋学者はもはや、過去の海洋化学に関するデータが海洋全体を代表するとは想定できません。このデータから推定できるのは、地域的な条件のみであることが明らかになりました。
この発見は、現代の海洋科学にも影響を及ぼします。海水中のMgとCaの比率は、動物の殻の組成に影響します。例えば、マグネシウム含有量が高いと、殻が溶解しやすくなる傾向があります。これは、大気中の二酸化炭素濃度の上昇によって海洋が徐々に酸性化していることに伴う、現在進行中の問題です。
「生物学的な観点から見ると、これらの比率をある程度確実に把握することが重要です」と、イグレシアス＝ロドリゲス氏は述べています。
イグレシアス＝ロドリゲス氏の最新の研究プロジェクトは、海洋酸性化への対策として岩石溶解を応用することに焦点を当てています。彼女は、カンラン石や炭酸塩岩などの粉砕された石を用いて海水の酸性度を下げる方法を検討しています。
この介入は、水中のイオンのバランスを変化させる可能性が高く、考慮に値する点です。気候変動が止まらず進み続ける中、この介入は、サンゴ礁のような小規模な海域において酸性度を抑える一助となる可能性があります。
