地中海は非常に熱く、炭酸塩の結晶が形成されています

Oct 14, 2023

マット・サイモン

イスラエルの海岸に立って地中海を眺めれば、何千年もの間人類を支えてきた紺碧の穏やかな海が目に入るでしょう。 しかし、水面下では、何か奇妙なことが起こっています。層化と呼ばれるプロセスが、海の二酸化炭素の処理方法に混乱をもたらしています。

地中海のこの地域は、本質的に液体でできたケーキだと考えてください。 強烈な太陽光は、その下のより冷たく深い層にある水の最上層を加熱します。 水温が低い外洋では、CO2 が海水に溶けます。これにより、地球の海は、人間が大気中に排出する炭素排出量の 4 分の 1 をまとめて吸収することができます。 しかし、地中海東部が夏に熱くなると、そのガスを吸収できなくなり、代わりに放出し始めます。

これは、二酸化炭素で炭酸化されたソーダのボトルの中で起こるのと同じことです。 ドイツのミュンスター大学の地球科学者オル・ビアリク氏は、「通常は冷たくしておくと、溶けたガスは溶けたままになる」と言う。 「車の中にしばらく放置して開けようとすると、すべてのガスが一度に飛び出してしまいます。車が温まると、液体の二酸化炭素を保持する能力が低下するからです。」 ブンブン、シュワシュワ、手がめちゃくちゃになってしまいました。

東地中海では、海が水に保持しきれなくなった大量の二酸化炭素を吐き出し始めるため、この力関係は車の内装がべたべたになるよりもむしろ気候に影響を及ぼします。 そしてビアリク氏らは、これらの温暖化して成層化した水域が第二の炭素問題に満ちていることを発見した。研究チームは最近、沈殿物トラップでアラゴナイトの結晶を捕獲した。 アラゴナイトは炭酸カルシウムの一種で、カタツムリなどの海洋生物が殻を作るために使用します。 ますます暑くなる東地中海を除いて、アラゴナイトは非生物的に形成されています。 これは、水が非常に暖かくなり、炭素負荷が放出されていることを示すもう1つの兆候です。

これらの熱く浅い安定した水域では、湧昇によって冷たい水が湧き出てくる深海の深部とは対照的に、上部の流体はその下にある冷たい層とあまり混合しません。 「条件が非常に極端であるため、これらの水から間違いなく炭酸カルシウムが化学的に生成される可能性があります。これは私たちにとって一種のショックでした」と、学術誌サイエンティフィック・リポーツにこの発見について説明した最近の論文の共著者であるビアリク氏は言う。 （彼はマルタ大学とハイファ大学に在籍中にこの研究を行った。） 「それは基本的に、非常に長い間そこに置かれているビーカーのようなもので、これらの反応を進行させてこれらの結晶を生成し始めるのに十分な時間です。」

それは、子供の頃に砂糖の結晶を使ってやったかもしれない実験に似ています。 水に大量の砂糖を加えて飽和させました。 紐を落とすまでは何も起こりませんでした。紐を落とすと砂糖が沈殿して脂肪の塊となり、紐にくっつきます。 同様に、地中海が加熱して成層すると、炭酸塩が飽和します。 アラゴナイトの反応がどのように正確に進行するのか、ビアリク氏らはまだ言えないが、近くの土地から吹き飛ばされた塵のような核から始まり、その上にアラゴナイトの層が結晶を形成し、これは弦の非常に小さなバージョンである可能性がある。砂糖水の中に。

ブレンダ・ストーリヤー

WIREDスタッフ

ウィル・ナイト

メデア・ジョルダーノ

地中海が世界で最もマイクロプラスチックで汚染された水域の一つであることも注目に値する。2020年、科学者らは厚さわずか5センチメートルの堆積物1平方メートル中に200万個の粒子が見つかったと報告した。 水柱に浮かぶマイクロプラスチックの周囲にアラゴナイトの結晶が形成されているかどうかは、ビアリク氏には分からない。 「それらはおそらく、あらゆる核形成中心の周りに形成される可能性があります」とビアリク氏は言う。 「マイクロプラスチックもその可能性があるのではないかと思います。しかし、科学者がよく言うように、さらなる研究が必要です。」

しかし、Bialik 氏と彼の同僚が言えることは、これらの結晶が形成されるときに CO2 を放出するということです。 ビアリク氏は、地中海が大気中に放出するガスのおそらく 15% を占めていると計算している。

海が暖かくなり、湧き出る水や増殖する結晶の両方から二酸化炭素が失われると、実際にその酸性度は低下します。 これは、広範な海洋酸性化を引き起こしているプロセスとは逆のプロセスです。人間が大気中により多くの CO2 を吐き出すと、海洋はより多くの CO2 を吸収し、その後の化学反応によって酸性度が上昇します。 酸性化により、サンゴやカタツムリ（総称して石灰化物質として知られる）などの生物が炭酸カルシウムから殻や外骨格を作ることが難しくなります。 しかし、地中海が温暖化し、吸収された炭素が大気中に放出されると、塩基性が高まり、酸性化が逆転します。

それは石灰化にとって素晴らしいはずですよね？ 必ずしも。 「それらの多くは、殻を形成できる特定の温度範囲を持っています。暑すぎず、寒すぎずです」とビアリク氏は言う。 したがって、たとえ温暖化によって海の酸性度が下がったとしても、その熱はこれらの生物に別の形でストレスを与えます。 （極度のマイクロプラスチックに常にさらされるストレスは言うまでもありません。）

アラゴナイトの結晶が世界中のより多くの場所で形成されているかどうかは明らかではありません。 科学者たちはすでに、炭酸カルシウムがはるかに明白な形で沈殿し、バハマ周辺やペルシャ湾の海域が乳白色になる「白化現象」に気づいている。 東地中海では、ビアリク氏らの研究チームには手がかりとなる明らかな白化現象は見られなかった。 その代わりに、彼らは堆積物トラップで結晶を偶然見つけました。

「この海域は、この研究を成功させるためにさまざまな条件が必要な、やや特殊な海域です」と、この研究には関与していないスクリップス海洋研究所の海洋化学者アンドリュー・ディクソン氏は言う。 「そこで問題は、その環境がどの程度特別なのか、それとも海洋の周囲では一般的なのかということです。私の頭の中にそれについて明確なイメージがありません。」

地中海東部の状況は他の多くの場所では再現されていない可能性があるため、ディクソン氏は、これは特に一般的ではないかもしれないという考えに傾いています。 しかし、ビアリク氏は、それがどこで起きようとも、気候問題を引き起こしている可能性があると指摘する。アラゴナイトの結晶形成は、大気中の二酸化炭素を吸収する水の能力を妨害し、その結果、海洋が地球温暖化ガスのレベルを下げる仕組みを妨げる可能性がある。

「私たちがこれを完全に理解しているとはまだ言えませんし、それを制御するもの、つまりいつオンになり、いつシャットダウンするのかを完全に理解しているとは言えません」とビアリク氏は言います。 「私たちは、このプロセスが外海や通常の海洋条件でこれほどの規模で起こるとは考えもしませんでした。したがって、それについて理解する必要があることがまだたくさんあります。」