中期更新世移行を引き起こした北極海航路の拡大の潜在的役割

なぜ遠く離れた北極の海峡が今日重要なのか

数十万年前、北極の海底での微妙な変化が地球の氷期を新たなリズムへと移行させる助けになった可能性があります。本研究は、バレンツ海棚の徐々な浸水が北極海と北大西洋の間に新しい航路を開き、海洋循環を再編し、より多くの炭素を深海に閉じ込め、より大きな氷床が存続できるようにした経緯を調べます。この古代の再編が、なぜ地球がより短く小規模だった氷期から現在に続くより長く深い氷期へと移行したかを説明する手がかりになります。

氷期のリズムに残る謎

気候記録は、およそ125万年から70万年前の中期更新世移行期に、地球の氷期の性質が変化したことを示しています。この期間以前は、氷河はおよそ41,000年ごとに増減し、地軸の緩やかな傾きの変化に対応していました。以後はパターンが約10万年周期に移り、より寒く長い氷期と短い温暖期が支配的になりました。太陽からの入射エネルギーはこの間ほとんど変わらなかったため、氷床の挙動や海洋循環のような地球システム内部のゆっくりとした変化が、軌道変動に対する気候の応答を変えたと考えられています。

化学的指紋で古代の海を聴く

北極で何が起きたかを探るために、研究者らは西部北極海のメンデレーエフ・リッジから採取された長い堆積物コアを解析しました。堆積物が沈降する際に海底に形成された薄い鉄・マンガン鉱物の被膜に保存されたネオジム同位体比を測定しました。水塊ごとに異なるネオジムの“署名”を持つため、これらの比の変化は深部北極を満たしていた水の変化を明らかにします。この記録を以前のデータと組み合わせ、他の北極および北大西洋の地点と比較することで、大西洋と北極海の結びつきの強さがほぼ200万年にわたってどのように変化したかの歴史を構築しました。

増大する融水と流入変化の兆候

ネオジム記録は二つの主要なパターンを示しています。第一に、中期更新世移行後に短期間で鋭い逸脱が現れ、著者らはこれを北米やユーラシアで拡大する氷床からの融水パルスに結びつけています。これらのパルスは大量の淡水と侵食された鉱物を北極に供給し、深層水の化学組成を一時的に変化させたと考えられます。第二に、そのような雑音の下には長期的な傾向があり、移行前は深部北極が大西洋水の影響を受けにくく、表層が持続的に淡かったのに対し、移行後は基線のシグナルが現代の大西洋流入と一致する値へと移行しています。表層塩分や種組成の変化を示す微化石や同位体の証拠と合わせて、これは大西洋と北極の結びつきが徐々に強まったことを示唆します。

北極に新たな扉が開く

周辺棚の地質研究は、この変化の潜在的な駆動要因を提示します。北半球の氷床が成長し、長年にわたる多くの氷期サイクルでバレンツ棚を侵食する過程で、大量の岩石が削り取られ陸盤が低下し、主に陸上だった棚が徐々に浸水して海峡へと変わったと考えられます。モデルと海底地形図は、このバレンツ海峡が中期更新世移行の頃に安定した海の通路になったことを示唆しています。一度開くと、フラム海峡に並ぶ第二の主要ルートとして塩分の高い大西洋水が北極へ入り、より淡い北極水が南へ戻る経路を提供しました。この新たな経路は、全球的な大循環を強めることなく、冷たく淡い表層水の北大西洋への輸出を増加させ得ます。

海峡の再編からより長い氷期へ

著者らは、この再編された航路システムが北大西洋をより淡くし、そこでの深混合を弱め、濃密で炭素を多く含む南方起源の深層水が北へ広がりやすくしたと提案します。このより深い「古い」水塊は大気から遠ざかってより多くの炭素を貯留し、二酸化炭素濃度を低下させ気候を冷却します。同時に、大西洋水が運ぶ追加の熱と水分は成長する氷床上の降雪を促進し、表層の淡化は深層循環のさらなる制限につながります。これらの連動するフィードバックにより氷床はより大きく、安定になり、短期的な日射のピークでは消えず、むしろ10万年という遅い時間スケールで応答するようになりました。このように、ゆっくりと開いた北極の海峡は、地球の氷期サイクルを静かにしかし強力に再形成する役割を果たした可能性があります。

引用: Jang, K., Bayon, G., Han, Y. et al. The potential role of Arctic seaway expansion in driving the Mid-Pleistocene Transition. Commun Earth Environ 7, 449 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03570-4

キーワード: 中期更新世移行, 北極海循環, バレンツ海峡, 氷期サイクル, 海洋の炭素貯留