三重同位体解析が内側ラプテフ海の海底永久凍土からの微生物性メタン放出を特定する

北極海の下に隠れたガス

シベリア沖の遠く浅い海域には、海底永久凍土と呼ばれる凍った海底層が横たわっています。北極は地球の他の地域より速く温暖化しており、このかつて安定していた地盤が解凍し始めています。その内部には強力な温室効果ガスであるメタンが大量に閉じ込められています。本研究は差し迫った問いを投げかけます：どのような種類のメタンが漏れているのか、どれほど古いのか、そして大気まで到達して将来の気候温暖化に影響を与える可能性はどのくらいあるのか？

浅い北極海のメタンホットスポット

研究者たちは2016年から2020年にかけて4回の航海調査を内側ラプテフ海（広大な東シベリア大陸棚の一部）で行いました。ソナーで上昇する泡の柱を探し、溶存メタンを測るセンサーを用いて、海底水でのメタン濃度が大気との平衡で予想される値の最大6000倍に達する主要なホットスポットを地図化しました。これらのホットスポットは年ごとに若干位置を変えましたが、地域は一貫して海底からの激しい噴出を示しており、特に水深約10～15メートルにある浅い密度層の下では強く持続的なガス放出が見られました。

ガスの年齢と起源をたどる

このメタンがどこから来ているかを明らかにするため、研究チームは各ガス試料を化学的な指紋のように扱いました。メタン中の3種類の異なる同位体信号――炭素13、炭素14、そして重水素（重い水素の一種）を測定しました。炭素14の信号はこのガスが非常に古く、48,000年以上であり、現代の植物由来物質よりはるかに古いことを示しています。一方で、安定同位体の炭素および水素のパターンは、従来の天然ガスや石油を生成する高温プロセスではなく、微生物によって生成されたメタンと一致します。これらの手がかりは総じて、浅い泥や河川から最近生成された若いメタンではなく、凍結した堆積物に長く蓄えられていた古代の微生物性メタンを示しています。

長く凍った貯蔵庫からの漏出

これらの同位体指紋を統計的混合モデルと組み合わせることで、科学者たちは異なる深部起源の寄与を分離しました。その結果、主な割合――約60～80パーセント――が海底永久凍土に関連するメタン、すなわち古い有機物から微生物が生成し、自由ガスや氷状のメタンハイドレートとして凍結海底内に閉じ込められたガスから来ていることがわかりました。より小さな割合はより深い化石燃料層から来ている可能性が示唆されます。活発な泡の噴出のパターンは、掘削やモデリングの先行研究と合わさると、主要な放出が永久凍土の解けた回廊、いわゆるタリクに沿って起きており、これらが埋もれたガスの貯留から上方へ移動する垂直経路として作用していることを示唆します。

海底の泡から上層大気へ

海底を離れた後のメタンの経路を追跡すると、同じ同位体指紋が底層水から表層までほとんど変化せずに現れることがわかりました。もし水中の細菌が大量のメタンを分解しているなら、同位体信号は顕著で特徴的な変化を示すはずです。代わりに、データは酸化が限定的であり、濃度変化の主因は泡が上昇して部分的に溶ける際の単純な混合と希釈であることを示しています。この非常に浅い海域では、特に水を激しくかき混ぜる嵐の時に、多くのガスが迅速に表層に到達し、その後大気へ放出される可能性が高いと考えられます。

将来の温暖化への含意

本研究は、内側ラプテフ海の下にある大規模で長期間凍結していた微生物性メタンの貯蔵がすでに漏出しており、そのガスが効率的に大気へ逃れることができることを明らかにしました。この挙動は、以前の研究が主に熱生成的な石油様メタンを示したラプテフ海の深部外洋域とは異なります。北極大陸棚には単一のメタン源があるわけではなく、古代の貯蔵と放出経路が入り組んだパッチワーク状であるということがメッセージです。海底永久凍土やそれに含まれるメタンハイドレートは温暖化の進行に脆弱であるため、これらの排出は将来増大しうる可能性があり、現在の監視システムでは十分に早期に検出できないまま地球規模の気候変化に追加の影響を与える恐れがあります。

引用: Brussee, M., Holmstrand, H., Wild, B. et al. Triple-isotopic analyses pinpoint microbial methane release from subsea permafrost in the inner Laptev Sea. Commun Earth Environ 7, 211 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03222-7

キーワード: 海底永久凍土, 北極のメタン, ラプテフ海, 気候フィードバック, メタンハイドレート