西南極の氷河の下にある巨大な洞窟は生命で満ちている

2016年に西南極のカンブ氷流下流で行われた調査で、地表のはるか下に隠された洞窟が明らかになった。 2021年末、研究者らはそれを詳しく調査した。

H・ホーガン

ダグラス・フォックス著

2023 年 4 月 21 日午前 7 時

西南極の氷河であるカンブアイスストリームの海岸平野は、海岸とは思えません。南極点から 800 キロ離れたこの場所に立つと、四方八方に広がる平らな氷しか見えません。氷の厚さは約700メートルで、海岸線から数百キロメートルにわたって広がり、水上に浮かんでいる。晴れた夏の日には、氷は鼻の穴の中が日焼けするほど猛烈な勢いで太陽光を反射します。信じられないかもしれませんが、この氷の下には泥だらけの潮汐湿地が隠されており、川のせせらぎが海に流れ込んでいます。

最近まで、誰もその秘密の風景を垣間見たことはありませんでした。科学者たちは、レーダーと地震波のかすかな反射からその存在を推測しただけでした。しかし、2021年の終わり頃に、ニュージーランドの科学者チームが氷河の氷を溶かして狭い穴を作り、カメラに収めた。彼らは、穴が川と交差することを望んでいたが、川が氷の中への水路を溶かしたと信じていた。エンパイア・ステート・ビルディングを保持するのに十分な高さ、マンハッタンの半分の長さの広大な水で満たされた空洞である。 12月29日、クレイグ・スティーブンスはついに内部を初めて見た。それは彼にとって永遠の思い出となる瞬間です。

スティーブンスは、ウェリントンにあるニュージーランド国立水大気研究所の海洋物理学者です。その日、彼はコンピューターのモニターを遮る太陽光を遮るため、分厚いダウンジャケットの下にダチョウのように頭を埋めて南極で不安な90分間を過ごした。そこで彼は、カメラが穴に落ちていく様子をライブビデオで見ました。宇宙のワームホールを思わせる氷の円形の壁がスクロールして通り過ぎた。深さ502メートルで突然、壁が広がった。

スティーブンスさんはカメラを下げるウインチを止めるよう同僚に叫んだ。彼はカメラがケーブル上で空転する画面を見つめた。その投光器が氷河の氷の天井を横切り、繊細な波紋と波状に揺れる驚くべき光景でした。それは、鍾乳洞の中に何千年もかけて形成されるかもしれない夢のような起伏に似ていました。

「大聖堂の内部です」とスティーブンスは言う。美しさだけではなく、大きさにもこだわった大聖堂。ウインチが再始動すると、カメラは太陽の当たらない水深 242 メートルをさらに 30 分下降しました。流れによって巻き上げられた反射性のシルトの破片が、雪の結晶のように黒い空間を通って流れ落ちた。

スティーブンスと彼の同僚は、次の 2 週間を費やして器具を虚空に降ろしました。彼らの観察により、この沿岸の川が、上を覆う氷を350メートルも切り込んだ巨大な急峻な壁の洞窟を溶かしたことが明らかになった。この洞窟は少なくとも 10 キロメートルにわたって伸びており、年を経るごとに内陸、さらに上流に向かって氷床に食い込んでいるように見えます。

この空洞は、研究者たちに、西南極のこの地域の内陸部数百キロメートルに広がる氷河下の川と湖のネットワークへの窓を提供します。それは人類がほとんど探検したことのない別世界の環境であり、まだ数本の発育不全の木々が生息していた、南極の暖かく遠い過去の証拠がたくさんあります。

その日、最大の驚きの一つは、カメラが底に到達したときに起こりました。スティーブンスさんは、モニター上で数十匹のオレンジ色のぼやけが泳いだり飛び回ったりするのを信じられないという表情で見つめた。それは、この場所が、太陽の光が降りそそぐ広大な海から約500キロ離れているにもかかわらず、海洋動物で賑わっている証拠だ。

掘削調査隊を率いた元ビクトリア大学ウェリントン校の氷河学者ヒュー・ホーガン氏は、それらを見たときは「全くの衝撃だった」と語る。

最近チューリッヒ工科大学に引っ越したホーガン氏は、洞窟内を流れる水の量と、その成長が時間の経過とともにカンブ氷流にどのような影響を与えるかを知りたいと考えています。 Kamb がすぐに崩壊する可能性は低いです。西南極のこの地域は、直ちに気候変動の脅威にさらされるわけではありません。しかし、この洞窟は、氷河下水がより脆弱な氷河にどのような影響を与える可能性があるかを知る手がかりをまだ提供している可能性があります。

科学者たちは長い間、南極を覆う氷床の大部分の下に液体の水の層が存在すると推測してきた。この水は、地球の内部から浸透する熱により氷の底がゆっくりと溶け、年間数ペニーの厚さで形成されます。 2007年、カリフォルニア州ラホーヤにあるスクリップス海洋研究所の氷河学者ヘレン・アマンダ・フリッカーは、この水が氷の下の大きな湖に溜まり、ある湖から別の湖へ急速に氾濫する可能性があるという証拠を報告した(SN:6/17/) 06、382ページ）。

フリッカー氏は、NASA の氷・雲・陸地標高衛星 (ICESat) からのデータを調べていました。ICESat は氷表面からレーザーを反射して高さを測定します。西南極のいくつかの場所の表面は上下に揺れているように見え、数年間で最大9メートルも上下しました。彼女はこれらの活動的なスポットを氷河下の湖であると解釈しました。水を満たしたり、それから水を流したりすると、上を覆っていた氷が上がったり下がったりしました。フリッカー氏のチームと他の数人のチームは、最終的に、カンブとその隣接する氷河、ウィランズ・アイス・ストリームの下にある数十の湖を含む、南極大陸の周囲に点在するこれらの湖のうち350以上を発見した。

南極には何百もの氷底湖が点在して発見されています。サンプルはいくつかの場所から採取されました (ウィランズ湖が示されています)。赤い円は、氷貫通レーダーによって発見された安定した湖を示しています。青い三角形は、少なくとも一度は水が抜けるのが観察された湖を示しています。

これらの湖は生命の生息地であると期待されており、どのような種類の生物が他の世界、たとえば木星や土星の氷に覆われた衛星の奥深くで生存できるかについての洞察を提供する可能性があるため、大きな関心を引き起こした。南極の湖の堆積物の層からは、南極大陸の古代の気候、生態系、氷の覆いを垣間見ることができるかもしれません。ロシア、英国、米国の資金提供を受けたチームが氷河下湖の掘削を試みた。 2013年、米国主導のチームは800メートルの氷を溶かし、ウィランズ氷下湖と呼ばれる貯水池を掘り出すことに成功した。そこは微生物であふれており、湖水1ミリリットルあたり13万個の細胞があった(SN: 9/20/14、p. 10)。

ホーガン氏は掘削が始まる前にウィランズ湖の地図作成に協力した。しかし、湖が決壊するまでに、彼や他の人々は、氷河下の風景の別の側面、つまり川が水をある湖から別の湖に運び、最終的には海まで運ぶと考えられていたことに興味を持ち始めていた。

これらの隠れた川を見つけるには、複雑な推測が必要です。それらの流路は、氷河下の地形だけでなく、上を覆う氷の厚さの違いにも影響されます。水は氷が厚い（圧力が高い）場所から氷が薄い（圧力が低い）場所に移動します。つまり、川が上り坂を流れることがあります。

2015 年までに、科学者たちは数十の氷河下河川の可能性のある経路を地図に描きました。しかし、それらを掘り下げるのはまだ現実離れしているように思えました。河川は対象範囲が狭く、正確な位置が不明な場合が多いです。しかしその頃、ホーガンは幸運にも恵まれた。

カンブ氷流の衛星写真を調べているときに、彼は画像のピクセル化されたタペストリーにしわがあることに気づきました。そのしわは、あたかも氷が下で溶けて垂れ下がったかのように、氷の表面にある長くて浅い溝のように見えました。この谷は、氷河下の川の仮想的な経路から数キロ離れたところにありました。ホーガンは、それがその川が海岸平野を流れ、氷で覆われた海に流れ込んだ場所を示していると信じていました。

2016年、無関係な研究プロジェクトのためにこの地域を訪れていたとき、ホーガンと彼の仲間はレーダー測定を行うために地表の谷に少し寄り道した。案の定、彼らは氷の下に液体の水で満たされた空洞を発見しました。ホーガンはそれをより詳しく研究する計画を立て始めました。彼は今後数年間に 2 回訪れ、1 回目は川の詳細な地図を作成するため、2 回目は川を掘削するためでした。彼が発見したものは彼の予想をはるかに超えていました。

ビクトリア大学ウェリントン校のホーガン氏と大学院生アラン・ホワイトフォード氏は、2019年12月に川の地図作成のためカンブ氷流下流域を訪れた。

南極の氷床で何週間も過ごした後、彼らはその単調で平らな風景に慣れ、ほんの小さな起伏にも知覚が敏感になっていた。これに関連して、地表の谷は「この巨大な裂け目のように見えた」とホワイトフォード氏は言う。たとえそれがアイオワ州のなだらかなトウモロコシ畑ほど劇的に傾いていなかったとしても、「円形劇場のようだった」という。

それは、氷の下の河道の形状をマッピングするために谷を交差する一連の直線の平行線に沿ってスノーモービルの後ろで氷貫通レーダーを牽引する、科学的単調な一週間でした。

ホーガンとホワイトフォードは1日あたり最大12時間働き、時にはポジションを交換した。ある人は時速8キロメートルを一定に保つために親指でスロットルに力を入れながらスノーモービルを運転した。後ろでは二台のそりが音を立てて進んでいた。一人は下の氷河にレーダー波を発射する送信機を持っていた。もう一方は、氷の底から反射して戻ってきた信号を受信するアンテナを持っていました。 2 人目はアンテナの付いたそりに乗り、跳ねるノートパソコンの画面を見つめてレーダーが機能していることを確認しました。

毎晩、彼らはテントの中で身を寄せ合い、レーダーの痕跡を確認した。川の水路は、氷の上の緩やかな傾斜が示唆するものよりもはるかに劇的に見えました。彼らのブーツの下には、幅 200 メートルから 1 キロメートル、氷河を 50 パーセントも切り開いた、電車のトンネルのような急な側面を持つ広大な水で満たされた洞窟がありました。見れば見るほど川に見えてきました。「下流に向かって蛇行しているような感じです」とホワイトフォード氏は言う。

結局、ホワイトフォードさんは50キロ離れた別のキャンプからスノーモービルで谷を2週間訪れた。一度目はホーガン氏が同行し、二回目は別の大学院生マーティン・フォーブス氏が同行した。

2020年1月にニュージーランドに帰国後、ホワイトフォードさんは一連の古い衛星画像を調べた。彼らは、海に注ぐ川のまさに河口でのブリップから始まり、地表の谷、つまり洞窟が少なくとも 35 年前に形成され始めていたことを示した。その波は徐々に長くなり、徐々に内陸または上流に到達しました。ホワイトフォードとホーガンは、洞窟がどのように形成されたかについての理論とともに、この観察結果を地球物理研究ジャーナル「地球表面」に2022年後半に報告した。

氷床が海岸線からはみ出している南極の他の地域では、氷の下側がより冷たくて新鮮な融解水の浮力層によって海の熱から遮断されていることが多いことを科学者らは発見した。その保護層の厚さはわずか数メートルであることもあります。しかし、ホーガン氏とホワイトフォード氏は、海に流れ込む氷河下の川の乱流がその保護層をかき回し、氷河下水よりも数十分の一温度高い海水が渦を巻いて氷と接触する原因になっているのではないかと考えている。これにより、川の河口付近に集中的に溶けた領域が生じ、暖かい海水がさらに侵入できる小さな空洞が形成されます。

このようにして、融解の焦点は「時間の経過とともに後退する」ことになる、とホーガン氏は言う。そして、洞窟は徐々に上流の氷の中に潜っていきます。

ホワイトフォード氏は、氷の表面が時間の経過とともに沈む速度を測定する一連の別の衛星測定値を使用して、下の洞窟で氷がどれくらいの速さで溶けているかを判断した。これに基づいて、彼は、洞窟の上流端で氷（現在水路上の厚さ350〜500メートル）が年間35メートル溶けて薄くなっていると推定しました。それは天文学的な確率です。これは、海に氷が浮かぶ洞窟の南西50キロ地点で測定された値の135倍だ。水温はおそらく両方の場所で同じくらいです。しかし、川によって引き起こされる乱流は、水の熱をはるかに効率的に氷に伝えます。

ホーガン氏は、カンブの洞窟の劇的な高さは別の要因によるものだと考えています。西南極のこの地域の氷河は通常、年間数百メートル流れます。したがって、下を流れる川によって引き起こされる融解は、通常、数年または数十年かけて長い氷の帯に広がることになります。これにより、深い裂け目ではなく、浅いチャネルが侵食されることになります。しかし、カンブは変わり者だ。約150年前、その基部での融解と凍結の周期的な相互作用により、ほぼ完全に動きが止まりました。今では年間わずか10メートルほどしか前進しない。したがって、融解は毎年、ほぼ同じ場所に集中します。

2020 年当時、これらはすべてまだ推測の域を出ませんでした。しかし、ホーガンと彼の同僚が戻ってきて、洞窟にドリルで穴を掘り、そこに器具を降ろすことができれば、洞窟がどのように形成されたかを確認することができるでしょう。そこから流れ出る水、堆積物、微生物を研究することで、南極の広大な氷河下の地形について多くのことを学ぶこともできます。

西南極氷床は、アリゾナ州、ユタ州、コロラド州、および他の 4 つの州の一部に広がるコロラド川流域の 3 倍の面積を占めています。これまで人類が観察したのは、この地底世界のほんの一部で、バスケットボールのコートよりも小さく、その地域に点在する数十の狭いボーリング孔に代表されるが、科学者たちはそこの底から少量の泥をつかんだり、時にはカメラで泥を落としたりしている。

ホーガンはもっと探究したいと熱望していました。ニュージーランドはすでに海に浮かぶ氷の掘削孔を溶かしているため、この沿岸の川への掘削は自然な次のステップのように思えた。

2021年12月4日、キャタピラで追跡された一対のピステンビュリーが、ホーガンとホワイトフォードが2年前に訪れた場所に到着した。トラクターは大陸の端にあるニュージーランドのスコット基地から16日間かけて移動し、90メートルトンの食料、燃料、科学機器を満載したそりの車列を牽引しながら、1000キロメートルの流氷の上をうなり声を上げながら移動した。船団はよろよろと谷の上流端まで回り込み、停止した。

作業員は小型の航空機格納庫ほどの大きさのテントを建て、その中で一連の給湯器、ポンプ、1キロメートルに及ぶホース、つまり温水ドリルと呼ばれる機械を組み立てた。シャベルと小型の機械化スクーパーを使って、54トンの雪をタンクに投入し、溶かした。次に、作業員らはその熱水をホースから噴射し、ディナー皿ほどの幅しかない狭い穴を溶かし、500メートルの氷を貫通し、洞窟のドーム型天井を貫通した。

この 3D レンダリングは、レーダー追跡に基づいて洞窟の形状を示しています。科学者らは、氷の下を流れる川が海に合流してそこで水をかき混ぜるため、海岸線から削られてできたと考えている。 2 次元の図は、上に氷、下に地面がある、ある時点での大まかな断面がどのように見えるかを示しています。

洞窟の中に動物がいるのを見て、ホーガン、スティーブンス、そしてキャンプにいた他の人々の間で即座に興奮が生じました。しかし、それらの最初の画像はぼやけていて、人々はこのオレンジ色のマルハナバチほどの大きさの生き物が実際に何なのかよく分からなかった。

次に作業員はボーリング孔に機器を下ろし、洞窟内の水温と塩分濃度を測定した。彼らは、上部50メートルの水がその下にある水よりも冷たくて新鮮であることを発見しました。これは、海水が底に沿って流れ込み、海水と淡水のより浮力のある混合物が上部に沿って流出していることを確認しました。スティーブンスによれば、この洞窟は「まさに河口のように機能している」という。

しかし、それらの測定結果には謎もあった。洞窟の上部の水は底部の海水よりも塩分濃度がわずか約1パーセントしか低く、川を通って流入する淡水の量が「かなり少ない」ことを示唆しているとスティーブンス氏は言う。それは、幼い子供が飛び跳ねるような浅い小川に似ています。彼とホーガンは、この小さな流れによって引き起こされる乱流が、たとえ35年以上かかっても、洞窟全体、つまり約1立方キロメートルの氷を溶かす可能性があるのではないかと疑っていました。

おそらくその答えは、洞窟の床から収集された一連のサンプルから得られました。ウェリントンのビクトリア大学の堆積学者であるギャビン・ダンバー氏は、コアを回収することを期待して中空のプラスチックシリンダーを穴に下ろした。彼と大学院生のリンダ・バルフォートさんがシリンダーを引き上げると、中には縞模様があり、チョコレートのような泥で満たされていることがわかった。何百キロメートル先でも岩や土の粒一つ見えないこの真っ白な世界では、奇妙な光景だった。

数か月後、ダンバーとバルフットがニュージーランドに戻って核をX線撮影して分析すると、その特異性が明らかになった。それらはダンバーがこの地域でこれまでに遭遇したものとは異なっていた。

ダンバーがこれまでに南極のこの地域付近の海底から見た核は、砂、シルト、砂利の混沌としたごちゃごちゃで構成されていた。ダイアミクトと呼ばれる物質は、氷床が海底を前進したり後退したりして形成され、海底を耕して混ぜ合わせている。ロトティラー。しかし、ダンバーとバルフォールトはこれらの核において、異なる層を認識しました。粗い砂利状の物質の帯には、細かいシルト質の泥の層が散在していました。

その交互のパターンは、ニュージーランド沖の急峻な海底峡谷のサンプルに似ていました。そこでは、地震が時々海底地滑りを引き起こし、それが数キロメートルにわたって下り坂に広がりました。洪水のたびに、分厚い物質の単一層が堆積します。

ダンバー氏は、おそらく過去数十年間に同様のことがカンブ氷流の下で起こったと考えている。一連の速い流れが川の水路を通って流れ出し、上流のどこかから大きな砂利の塊を運び、後に洞窟の床に沈殿しました。「これらの[粗い層]のそれぞれは、1回の洪水中に発生した数分から数時間の堆積物の堆積を表している」と彼は言う。そして、この細かくシルト質の層は、洪水の合間に、川がだらだらと流れていたときに、何年か何十年もかけて堆積したものと考えられます。

これらの氷河下の洪水は、この小さな川がどのようにしてこれほど大きな洞窟を削ったのかを説明できるかもしれない、とスティーブンス氏は言う。これらの洪水は、2021年から2022年のフィールドシーズン中に測定された流量の100倍から1,000倍の大きさだった可能性があります。

それらの出来事がいつ起こったのかは誰にもわかりませんが、衛星を使用して氷河下湖を研究している科学者は、少なくとも1つの候補を発見しました。 2013年、洞窟から20キロ上流にあるKT3と呼ばれる湖から、推定6,000万立方メートルの水が流出した。これはオリンピックサイズのプール2万4,000個を埋めるのに十分な量である。

科学者たちは、その洪水が実際にこの洞窟を通過したかどうかを知りたがっています。ゴールデンにあるコロラド鉱山学校の氷河学者マシュー・ジークフリード氏は、「これを上流で湖系につなぐことができれば、非常にすばらしいことになるだろう」と語る。彼は2013年の洪水を記録した報告書の一つを共著者である。

この川の流出を研究することで、上流の氷河下の景観に関する他の疑問も解決される可能性があります。「氷河下湖に関する私たちの知識の大部分は、宇宙からの表面観察から得られています」とジークフリート氏は言う。しかし、氷が上下に揺れる衛星記録では、どのくらいの水が流れているかを間接的に推定することしかできません。たとえば、上の氷が動いていないときでも、大量の水が湖を通過する可能性があります。

科学者は、下流に流された堆積物を研究することで、氷河下の地形について学ぶこともできる。ダンバーと彼の同僚がその核から取り出した粗い物質を調べたところ、海洋珪藻のガラス質の殻、海綿の必要十分な針状体、そして南部のブナの木のギザギザととがった花粉粒など、微細な化石でいっぱいであることが判明した。これらの化石は、1,500万年から2,000万年前の、数本の生育不全の低木の木がまだ南極の一部に張り付いていた、より温暖な世界の遺跡を表しています。当時、西南極盆地には氷床ではなく海があり、このデトリタスはその泥だらけの底に沈殿しました。これらの古い海洋堆積物は西南極氷床の大部分の下にあり、これまでに掘削された少数のボーリング孔は、化石の混合が場所によって異なることを示唆しています。これらの混合物は、川の流れが時間の経過とともにどのように変化するかを知る手がかりを提供する可能性があります。

洞窟内で何が起こっているかの微妙な違いを解明することは、「驚くほど素晴らしいことだ」と、ニュージーランドのダニーデンにあるオタゴ大学の氷河学者クリスティーナ・ハルベ氏は言う。彼は南極のこの地域を30年近く研究している。「考えてみれば、あれは巨大な河川系の出口です。」

科学者たちは水を研究することで、川から氷で覆われた海に流出する有機炭素やその他の栄養素の量を推定することができた。氷床の下の風景は、栄養分が豊富に含まれているようで、飢餓に見舞われた生物砂漠の生命のオアシスを維持する可能性がある。

たとえ洞窟がカンブ氷流の奥深くまで侵入しても、必ずしも氷河の安定性を脅かすわけではありません。西南極海岸線のこの部分は、浅い海底が他の地域で急速な氷の減少を引き起こしている深く暖かい海流から守られているため、脆弱とは考えられていません。しかし、氷底の川は海岸線に沿った他の多くの地点で流れ出ており、その中にはカンブの北東約 1,100 キロメートルにあるスウェイツ氷河のような氷が急速に後退している地点も含まれている (SN: 3/11/23、p. 8)。

スウェイツ氷河とその近くの氷河は、1992 年以来、合計で 2,000 立方キロメートル以上の氷を流している。これらの氷河が崩壊すると、最終的には世界の海面が 2.3 メートル上昇する可能性がある。リモートセンシング研究では、氷床のこの部分の下に 10 個以上の低くてずんぐりした楯状火山があることが記録されています。地熱流の上昇は、活動していない火山からであっても、氷床の下で高レベルの融解を引き起こすと考えられています。その融解により大量の氷下水が生成され、これらの氷河が人為的な気候変動に対してさらに脆弱になる可能性があります。

ホーガン氏は、科学者たちがカンブで学んだことは、氷河下の河川が南極の急速に変化する他の海岸線にどのような影響を与えるかについての理解を深められる可能性があると信じている。

しかし、カンブで行われた最も刺激的な発見は、純粋に人間的な観点から言えば、洞窟の底近くで群がっているのが見られる、ぼやけたオレンジ色の動物かもしれません。スティーブンス氏は数日後、より鮮明な画像をいくつか撮影し、それらを端脚類と呼ばれるエビのような海洋甲殻類であると暫定的に特定した。ここでこれほど多くの人が集まるとは、「本当に予想していなかった」とスティーブンスは言う。

ウィランズ氷河下湖の氷床の下で以前に発見されたような微生物は、過酷な条件下でも生き延びることが知られている。しかし、動物となると話は別です。地球上で最も深い海底は太陽光からわずか 10 ～ 11 キロメートルしか離れておらず、そのような場所に生息する動物は一般的に希少です。しかし、洞窟内の動物たちは、地球上のほとんどの生命の源である光合成が遮断され、最も近い日光から500キロメートル離れた場所で繁栄している。

端脚類とそれを支える生態系は、他の食料源で生きているに違いありません。でも何？カンブ氷洞での観察は、近年掘削された他の 2 つの遠隔ボーリング孔での観察と組み合わせると、いくつかの興味深いヒントを提供します。

2015年、研究者らは洞窟から250キロメートル離れた別の場所の氷に穴を開け、そこでウィランズ氷流が層から浮き上がり浮上した。その場所では、深さわずか 10 メートルの薄い海水が 760 メートルの氷の下に存在しています。遠隔操作の車両、つまり ROV が、魚や端脚類の捕捉画像を穴に送信しました。

ボーズマンにあるモンタナ州立大学の微生物生態学者で、現場での掘削に携わったジョン・プリスク氏は、氷河自体がこの生態系を維持していると信じている。氷の底10メートルには、何キロも上流の氷河の腹に凍った泥が詰まっている。氷河が年間 400 メートルの速度で前方ににじみ出るにつれて、泥は現在の位置まで引きずり込まれてきました。 ROVが航行するにつれて、泥だらけの破片の破片が絶えず降り注ぎ、氷の下側がゆっくりと溶けるにつれて放出されました。その破片には有機物が豊富に含まれている。数百万年前、世界が温暖だった時代に底に沈んだ珪藻やその他の植物プランクトンの腐った残骸だ。

「端脚類は粒子状物質に群がっているのです」とプリスク氏は言う。「彼らは、その基礎氷から有機物が落ちてくるのを感知しているのです。」あるいは、それらの有機物に生息するバクテリアを食べているのかもしれません。

カンブ氷流はほとんど動いていないため、海に向かって移動する汚れた氷の供給量は少ないです。しかし、氷の洞窟に流れ込む川は、汚れた氷に含まれるのと同じ氷下の栄養分を供給している可能性がある。結局のところ、一連の氷底湖を通って川の河口まで水が流れるには、数年、あるいは数十年かかるかもしれません。その間ずっと、川は有機物が豊富な氷河下の堆積物から栄養分を吸収します。

実際、科学者たちが2013年に氷河下のウィランズ湖を掘削したとき、その水は蜂蜜色であり、生命を維持する鉄、アンモニウム、有機物がぎっしりと詰まっていることがわかりました。ウィランズ湖の掘削に携わったミシガン工科大学（ホートン）の微生物生態学者トリスタ・ヴィック・メジャーズ氏は、「これらの湖が汲み上げているものは、暗い海岸線沿いの生態系にとって濃縮された栄養源かもしれない」と語る。彼女は、カンブとその近隣の氷河の下から流れ出る氷河下河川が、毎年 56,000 トンの有機炭素やその他の栄養素を海岸線のこの部分に供給している可能性があると推定しています。

最近では、2019年12月に、ホーガン氏とハルベ氏率いるニュージーランドのチームが、カンブ洞窟からわずか50キロメートル離れた、カンブ氷流が海に浮かぶ場所で氷を掘削した。そこには汚れた氷はなく、近くに川の出口もありません。その地域は飢えた海底の砂漠に似ていました。そこには単細胞の微生物が生息しており、餌はほとんどなく、動物の痕跡はほとんど見られず、泥の底にいくつかの穴を掘った痕跡があるだけでした。プリスク氏は、この場所が要点を証明する例外であると見なしている。氷河の下側に引きずられるか、氷河下の川を通って流出するかにかかわらず、氷下の栄養素は、浮氷の下のこの暗い世界では重要なエネルギー源である。

カンブの氷の洞窟から収集された泥と水のサンプルは、その理論を検証する新たな機会を提供する可能性があります。ニュージーランドのワイカト大学の微生物生態学者であるクレイグ・キャリー氏は、これらのサンプルからのDNAを分析している。彼は、洞窟内の微生物がアンモニウム、メタン、水素、または氷河下の堆積物に由来する他の化学エネルギー源を利用して生存することが知られている分類群に属しているかどうかを判断したいと考えています。それによって、そのような供給源が、そこで観察される動物に餌を与えるのに十分な微生物の増殖をサポートしているかどうかが明らかになるかもしれません。

研究チームはまた、洞窟に流出する氷河下の川の流量を測定する必要がある。それが栄養の供給量を決定するからである。スティーブンスは、洞窟に残された一連の器具のおかげで、これを監視し続けています。

2022年1月11日、人々がキャンプの準備をしていたとき、作業員がボーリング孔にさらに熱水を汲み上げ、孔を35センチ以上に広げ、危険な落とし穴を作った。スティーブンスと彼の同僚は、クライミングハーネスを着用し、安全ロープに留めて、最後にもう一度穴に近づきました。彼らはコーキングガンほどの大きさの一連のシリンダーを穴に降ろしました。これらの装置は洞窟内の温度、塩分、水流を測定し続け、そのデータを 500 メートルのケーブルで送信機に送信し、1 日 1 回衛星経由で自宅に送信されます。そのデータにより、川の流れが時間の経過とともにどのように変化するかが明らかになります。運が良ければ、機器は氷河下から湧き出る洪水を検出することさえできるかもしれません。

「それは素晴らしいことだ」とホーガン氏は言う。長年にわたり、彼はレーダーや衛星画像に映る水の輪郭を通して、これらの川や湖をぼんやりと見ることに満足しなければなりませんでした。これは「川の河口に立って観察する初めての機会の一つ」だ。

この記事に関するご質問やコメントはありますか? まで電子メールでご連絡ください。再版に関するよくある質問

この記事のバージョンは、Science News の 2023 年 4 月 22 日号に掲載されます。

BE シュミットら。スウェイツ氷河接地線付近の不均一な融解。自然。 Vol. 614、2023 年 2 月 16 日、p. 471. 土井: 10.1038/s41586-022-05691-0。

A. ホワイトフォードら。西南極のカンブ氷流の接地線にある棚氷基底水路での融解と再凍結。地球物理学研究ジャーナル: 地球表面。 2022 年 10 月 31 日にオンラインで公開。doi: 10.1029/2021JF006532。

R. Dziadek et al. 航空磁気データから推定された西南極のスウェイツ氷河下の高い地熱熱流。コミュニケーション地球と環境。 2021 年 8 月 18 日にオンラインで公開。doi: 10.1038/s43247-021-00242-3。

ヴィック・メジャーズら。西南極氷床下の淡水生態系と氷下の海洋環境の間の生物地球化学的接続性。地球規模の生物地球化学サイクル。 2020 年 2 月 26 日にオンラインで公開されました。doi: 10.1029/2019GB006446。

A.シェパードら。南極の氷床の標高と質量の傾向。地球物理学研究レター。 2019 年 7 月 24 日にオンラインで公開。doi: 10.1029/2019GL082182。

C.ベゲマンら。ロス棚氷接地帯における海洋の成層と低融点速度。地球物理学研究ジャーナル: 海洋。 Vol. 123、2018 年 9 月 25 日。土井: 10.1029/2018JC013987。

M. van Wyk de Vries 他新しい火山州: 西南極の氷河下火山の目録。地質学会、ロンドン、特別出版物。 Vol. 461、2017 年 5 月 29 日、p. 231. 土井: 10.1144/SP461.7。

B.-H. キムら。カム氷流の下には、活発な氷底湖と水路が流れています。雪氷圏。 Vol. 10、2016 年 12 月 1 日、p. 2971.土井: 10.5194/tc-10-2971-2016。

B. クリスナーら。西南極の氷床の下にある微生物の生態系。自然。 Vol. 512、2014 年 8 月 20 日、p. 310.土井：10.1038/nature13667。

D.シュローダーら。西南極のスウェイツ氷河の下にある水系の移行の証拠。米国科学アカデミーの議事録。 Vol. 110、2013 年 7 月 8 日、p. 12225.土井: 10.1073/pnas.1302828110。

A.ライトら。南極の氷河下湖の 4 番目の目録。南極科学。 Vol. 24、2012 年 7 月 6 日、p. 659. 土井: 10.1017/S095410201200048X。

H.フリッカーら。宇宙からマッピングされた西南極の活発な氷河下水系。科学。 Vol. 315、2007 年 3 月 16 日、p. 1544.土井: 10.1126/science.1136897。

ダグラス・フォックスは北カリフォルニアを拠点とするフリージャーナリストです。彼は国立科学財団から資金提供を受け、2019年11月から2020年1月まで南極へ旅行した。

私たちの使命は、正確で魅力的な科学ニュースを一般の人々に提供することです。その使命が今日ほど重要になったことはありません。

非営利の報道機関として、私たちは皆様なしでは成り立ちません。

皆様のご支援により、当社のコンテンツを無料で維持し、次世代の科学者やエンジニアがアクセスできるようにすることができます。今すぐ寄付して、質の高い科学ジャーナリズムに投資してください。

この記事はあなたのような読者に支えられています。