氷河時代

I

プロローグ

地球の歴史の中で、極域の氷床が大きく発達した時代をさす。この時期には長期間にわたって、大気も海洋も今よりずっとつめたかった。地球がそのような氷河時代に最後にはいったのは、第四紀の初めである。大陸をおおっていた氷床は、約1万年前の更新世の終わりに、北アメリカ大陸やヨーロッパからしりぞいた。しかし、科学者の多くは、第四紀氷河時代はまだ終わっているわけではなく、現在は、氷河期と氷河期の間にあたる間氷期だと考えている。→ 新生代

もっと前にも氷河時代があったことをしめす証拠もある。たとえば、先カンブリア時代の終わりころには、地球の歴史で最大規模の氷河時代がおとずれている。地球の歴史を通じて少なくとも4回程度、氷河時代がおとずれていたらしい。古い時代の氷河の認定は、氷河がはこんだ堆積物が固結してできた漂礫岩(ひょうれきがん)の層や、氷河の削り跡(擦痕)などにもとづいておこなわれる。

氷河時代、とくに第四紀の氷河時代の研究は、おもに2つの面からおこなわれている。ひとつは、グリーンランドなどの氷のコアや海底堆積物にのこされた気候変動の記録を読解する地質学的な研究である。もうひとつは、氷河時代の原因をさぐる理論的な研究である。

II

氷河時代をもたらす原因

なにが氷河時代をもたらすのかについては、まだ論争がおこなわれている。

たとえば、銀河の天文学的観察にもとづいた意見もある。地球をふくむ太陽系は、たとえていえば、銀河系(天の川)の中心からのびる腕の末端のほうにある。銀河系は、およそ3億年に1回転の速さで自転しており、それにつれて太陽系は、恒星間のちりが濃かったり薄かったりする領域をとおりぬけていくことになる。その結果、太陽系の周りの環境は、銀河の影響でごくわずかな変化がおこる。それが地球に気候の変化をもたらしているとも考えられる。

地球の現象も、気候変動に大きな作用をしている。大陸移動によって(→ プレートテクトニクス)、地球の地理は周期的に変化する。その影響を理解するには、現在の氷河時代に先だつ変化を考えるとよい。1億年以上前までの地球では、赤道あたりにテチス海というあたたかい大海があって、北の大陸(ローラシア大陸)と南の大陸(ゴンドワナ大陸)とをへだてていた。この海からすべての海にむかって、あたたかい海流がながれだしていた。ところが、南側の陸地が北へとうごきだし、アフリカ大陸、アラビア半島、インドが次々とユーラシア大陸にぶつかった。5000万年くらい前、最後にオーストラリア大陸が南極大陸とわかれたころには、つめたい海流が南極をめぐるようになった。これによって南極大陸に冷気がとじこめられるようになり、大陸氷床が発達をはじめたとする考えもある。

また大陸の配置、火山活動、山脈の浸食は、炭素循環に大きな影響をあたえ、大気中の二酸化炭素濃度を変化させた。二酸化炭素の温室効果の大小の変動が、地球の気候に大きな影響をあたえたことも確かである。氷河時代は、おそらくこのようなプレートテクトニクスによる地球活動が、大気中の二酸化炭素濃度を減少させ、これにほかの要因がくわわってひきおこされたとも考えられる。

III

氷期・間氷期サイクル

それぞれの氷河時代において、はっきりしたサイクルがあって、氷期、間氷期として知られている。さむい時代とあたたかい時代とが、およそ1万～10万年あるいは4万年の周期でくりかえすのである。旧ユーゴスラビアの科学者、ミリューシン・ミランコビッチ(1879～1958)は、このサイクルがさらに細かい波からなり、それらがくわわって大きなサイクルをもたらしていることをしめし、細かい波は、地球の軌道にかかわる3種類の変化に対応していることを発見した。

まず、9万3408年を周期とする離心率の変化がある。地球の軌道はほとんど円形に近いが、それがどれだけゆがんでいるかをしめすのが離心率である。

2つ目は、地軸の傾きの変化である。地軸は、軌道面に対してかたむいていて、その角度が22～25度の範囲で変化する。変化の周期は平均して4万1000年くらいである。

地球軌道にかかわる変化の3つ目は、およそ2万5920年の周期をもつ歳差運動(→ 歳差)である。これは、まわっているコマのてっぺんがゆれる運動と似ている。

IV

気候変動のなぞ

地球軌道にかかわるこれらの変化によって、地球のうける日射量が変動する。これが気候変動の原因となる。現在、この氷期・間氷期サイクルの多くの気候変動の記録は、ミランコビッチ・サイクルで説明されている。しかし、まだ多くのなぞがのこっていることも確かである。たとえば、過去100万年から50万年前までは、4万年周期の数が多いが、最近の50万年は10万年周期の数が多い。このことは、単純なミランコビッチ・サイクルだけでは説明できない。また、最近では、氷河時代の大きな気候変動サイクルの中にさらにさまざまなスケールでの変動があったこともわかってきた。たとえば、北極域では、数十年で平均温度が7度も上昇するようなはげしい変動があったこともわかってきた。これらの変動の原因はまだわかっていない。

氷河時代の研究は、地球の気候変動の原因の解明のために重要であり、また将来の地球環境の予測にも貢献するものである。