最終氷期におけるドローニング・モードランド沖の地下海洋温暖化とポリニヤ形成（千年〜軌道スケール）

なぜ南極氷下の「隠れた暖かさ」が重要なのか

私たちが最終氷期を想像すると、凍てついた変わらない世界を思い描きがちです。しかし、南極を縁取る海氷の下の海は決して静かではありませんでした。本研究は東南極のウェッデル海、ドローニング・モードランド沖の海面下深くを調べ、比較的暖かい水塊が繰り返し上昇して表層近くまで来ることで、ポリニヤと呼ばれる広い無氷域を開いていたことを明らかにしました。こうした隠れた熱の放出は氷床を溶かし尽くしたわけではなく、むしろ氷の成長を助けた可能性さえあります。古代の海・氷・大気の相互作用がどのように働いたかを理解することは、現代の温暖化する海が南極および世界の海面にどのような影響を与えるかを予測するうえで重要です。

海底に残されたユニークな時間カプセル

研究チームは、東ウェッデル海の海底隆起であるブンゲンシュトック高地から長い堆積物コアを回収しました。採取地点は現代の大陸棚縁から北へ約70キロの位置にあります。このコアには、泥と浮遊性微生物（有孔虫、特にNeogloboquadrina pachyderma）の殻がほぼ連続的に75万年から2万年前まで蓄積しており、最終氷期の大部分を記録しています。これらの殻は、それが成長した海水の微妙な化学的指紋を保存します。酸素・炭素同位体、マグネシウムとカルシウム比、そして稀な“結合”同位体など、複数の独立した指標を測定することで、研究者たちは上層50〜150メートルの海域における温度、塩分、栄養塩の変化を数万年の時間スケールで復元しました。

冷たい表層の下に潜む暖水

現在の南部海域では上層が非常に冷たく比較的淡水よりの層で、その下に塩分が高くやや温かい「温深層水」があります。この層の密度差が暖水を深層に閉じ込め、沿岸氷棚の融解を防いでいます。堆積物コアの記録は、最終氷期にこの均衡が繰り返し変化したことを示します。プロキシは、表層から50〜150メートル下での温度が約1〜2°C上昇した時期が、南極の大気温が低下している時期と同時に生じたことを示しています。これらの地下部の温暖化は塩分や栄養塩が増えたこととも一致しており、深層の暖水塊が浅い層へと押し上げられたことを示唆します。

凍った海の中に開いた古代のポリニヤ

最終氷期の最も寒冷な時期、特に約7万2千〜6万3千年、5万8千〜5万5千年、5万2千〜4万8千年、4万3千〜4万年、3万8千〜2万年のあたりで、暖深層水が表層に最も近づいた証拠が見られます。著者らは、熱と塩のこのような鉛直的再配置が密度の層化を繰り返し弱め、ドローニング・モードランド沖で広域の開水域（ポリニヤ）を誘発したと主張します。これらのポリニヤでは、下方からの熱供給が続いたために海氷が形成・維持されにくくなり、熱が大気へ逃げていきました。この図式は独立した証拠にも裏付けられています：同地域の他の堆積コアは氷期に異常に高い生産性と殻の良好な保存を示し、陸上に残るユキドリのコロニー化石は、海氷が広がっていたにもかかわらず採餌範囲内に開水域が存在したことを示しています。

風、氷、遠隔海域が共謀する力学

この研究は、繰り返し現れたポリニヤを複数の相互作用する力のネットワークに結びつけています。約4万1千年の軌道周期では、地球の傾斜角の変化が低緯度と高緯度の気候差を変えます。傾斜が小さい時期には熱帯と極の温度差が強まり、西風が強化されてウェッデル渦への温深層水供給が増す傾向がありました。同時に、広範な氷期の海氷とより大きな氷床からの強い斜面下降風（カタバティック風）が深部に熱を閉じ込め、上層海が不安定になって転換するまで熱が蓄積されました。より短い千年スケールでは、南大洋の地下暖化は大西洋の海洋大循環（大西洋経度方向の翻転循環）が強い時期に起きる傾向があり、北大西洋の気候変動と南大洋の応答がシーソーのように連動していることを示しています。

氷期と私たちの未来への含意

著者らは、反復的な「氷期ドローニング・モードランド・ポリニヤ」が最終氷期の常態であり、1970年代に観測された大ウェッデル・ポリニヤと同規模であった可能性が高いが、数年ではなく何千年もかけて作用していたと結論づけています。これらのポリニヤは、寒冷期に海から大気へ熱を放散することで南極上空の降雪量を増やし、大陸縁で氷床を厚くした可能性があり、一方で深海を撹拶して全球的な循環や炭素貯留に影響を与えたかもしれません。衛星画像に見える現代のポリニヤは異なる背景条件で形作られますが、それらはこの地域が風、海氷、海洋構造の小さな変化に非常に敏感であることを示しています。過去は警告を与えています：南極周辺の隠れた海中熱の変化は、氷–海洋システムを急速に再編し、地球規模で波及する影響をもたらす可能性があるのです。

引用: Pinho, T.M.L., Nürnberg, D., Nele Meckler, A. et al. Millennial-to-orbital-scale subsurface ocean warming and Polynya formation off Dronning Maud Land during the last glacial. Nat Commun 17, 2440 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70498-w

キーワード: 南極のポリニヤ, 南大洋の循環, 海中深層の温暖化, 最終氷期, ドローニング・モードランド