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氷に閉じ込められた太古の大気からアルゴンの検出に成功~過去の地球環境変動の精密解析への貢献に期待~(工学研究院 准教授 内田 努)

2021年11月24日

北海道大学
国立極地研究所
長岡技術科学大学

ポイント

●極地氷床の深部氷中に存在する太古の空気を含む結晶中にアルゴンが含まれることを発見。
●アルゴンを直接検出するため,走査型電子顕微鏡を用いた検出手法を開発。
●地球環境の変動に伴う大気成分の変化の歴史の解明に期待。

概要

北海道大学大学院工学研究院の内田 努准教授,国立極地研究所気水圏研究グループの東久美子教授,長岡技術科学大学大学院工学研究科の本間智之准教授らの研究グループは,グリーンランド氷床の深部氷中に形成される空気包接水和物(エアハイドレート)結晶中に,太古の大気微量成分であるアルゴンが含有されていることを,新しい検出法を用いて発見しました。

南極やグリーンランドには夏でも融けない巨大な氷体(氷床)が存在し,雪から氷に変化するときにその時代の大気を気泡として氷中に取り込みます。毎年の積雪により氷床の深い氷ほど古い大気を保存しており,太古の大気の直接解析が期待されますが,氷床深部では気泡は圧縮されて消滅し,無色透明で直径1mm以下の微細なエアハイドレート結晶に変化してしまいます。結晶内に大気の主成分である窒素,酸素が存在することは確認されていますが,それ以外の微量成分は発見されておらず,氷中のどこにあるかわかりませんでした。

そこで本研究グループは,3番目に多い大気成分であるアルゴンがエアハイドレート結晶中に存在していることを確かめるため,新たに走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた検出技術を用いて,グリーンランド氷床深部氷(2万年前の氷河期の氷と,12万5千年前の間氷期の氷)中のエアハイドレート結晶を分析しました。その結果,アルゴンがエアハイドレート結晶中に含まれていることを発見しました。

本研究成果は,極地氷床氷中に含まれる太古の空気の解析精度を向上させ,地球環境の変化の歴史と私たちの人間活動による影響を明らかにする研究にも繋がると期待されます。

なお本研究成果は,20211118日(木)にJournal of Glaciology誌にてオンライン公開されました。

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気泡が消滅して透明になった氷床深部の氷試料(氷コア:左)。気泡から変化したエアハイドレート結晶の光学顕微鏡写真とSEM写真(右)。