MRIスキャンにより、北海の地下にある壮大な氷河期の景観が明らかになる

地球

北海の地下に広がる壮大な氷河期の景観が、3次元反射法地震探査の技術によって発見されました。 MRI(磁気共鳴画像)のようなこの画像は、テムズ川の10倍の幅を持つ巨大な海底の水路を、かつてないほど詳細に映し出します。

国際的な科学者チームが、数千年から数百万年前に英国と西ヨーロッパの大部分を覆っていた広大な氷床1氷床は、地球型惑星など地表面がある天体の、地表部を覆う総面積5万km²以上の氷塊の集合体である。氷床は氷棚や氷河より大きな規模のものを指す。の下に形成された、これまで検出できなかった景観を初めて明らかにした。これらの古代の構造は、氷床が気候の温暖化にどのように対応するかを知る手がかりとなります。この研究成果は、今週(9月9日)発行の学術雑誌「Geology」に掲載されました。

この地域の過去の3次元地震データと、今回の高解像度3次元地震反射データの解像度を比較。

この地域の過去の3次元地震データと、今回の高解像度3次元地震反射データの解像度を比較。新しいデータは、画像の左と右のコントラストで示されるように、これらの埋もれたチャネルとその内部構造を画像化する能力に革命をもたらしました。左上から、Previous 3D seismic data(過去の3次元地震データ)、Present day seafloor(現在の海底)、Unresolvable glacial surface(解明されていない氷河面)、Poorly imaged channel(不十分な画像チャネル)、Buried sediment layers(埋もれた堆積物の層)、Cutting edge 3D seismic data(最先端の三次元地震データ)、Buried grooves made by icebergs 20,000 years ago(2万年前の氷山が作った埋没溝)、Previously undetectable structures within the channels(これまで検出されなかった水路内の構造物)、Huge channels buried deep beneath the seafloor(海底の奥深くに埋もれた巨大な水路)、increasing age with depth(深さとともに年代が上がる(古くなる))©James Kirkham, BAS.

三次元反射法地震探査の結果、埋もれたチャネル(トンネル谷)の分布が明らかになった北海の地図。

3次元反射法地震探査の結果、埋もれた水路(トンネルバレー)の分布が明らかになった北海の地図。英国を覆っていた最後の氷床の限界(約21,000年前)が重ねられている。Limit of the ice sheet covering the UK 21,000 years ago(21,000年前にイギリスを覆っていた氷床の限界)、Channels buried beneath the North Sea(北海の地下に埋もれた水路)、Water depth(水深)©James Kirkham.

北海の海底の数百メートル下に埋もれている「トンネルバレー」と呼ばれるものは、気温の上昇に伴って融解した古代の氷床の「配管システム」である巨大な河川の名残です。

英国南極観測所(BAS)およびケンブリッジ大学の主任研究者James Kirkham氏は、次のように述べています。

「これらの水路の起源は、1世紀以上にわたって解明されていませんでした。 今回の発見により、南極やグリーンランドで現在進行中の氷河の後退について、より深く理解することができます。」
「私たちが砂の上に足跡を残すように、氷河もその上を流れる土地に足跡を残します。今回の最先端のデータは、退氷の重要な目印となります。」

共同執筆者でBASの地球物理学者であるKelly Hogan博士は、次のように述べています。

「北海の巨大な氷河の水路については以前から知られていましたが、その中の細かい地形を画像化したのは今回が初めてです。これらの繊細な地形は、水が水路(氷の下)をどのように移動したのか、さらには氷がどのように滞留したり溶けたりしたのかを教えてくれます。今日、大きな氷床の下で何が起こっているのかを観察することは非常に難しく、特に、移動する水や堆積物がどのように氷の流れに影響を与えているのかを観察することは、氷の挙動を制御する上で重要であることがわかっています。そのため、これらの古代の水路を利用して、温暖化で変化する条件に氷がどのように対応するかを理解することは、非常に適切でタイムリーなことなのです。」
新しい3次元反射法地震探査データを用いて、トンネルの谷間に発見されたエスカー(氷床下に形成された雪解け水の流路が堆積したもの)のクローズアップ画像。

新しい3次元反射法地震探査データを用いて、トンネルの谷間に発見されたエスカー(氷床下に形成された雪解け水の水路が堆積したもの)のクローズアップ画像。この画像では、北海の海底に埋もれた古代の氷河地形を明らかにするために、縦と横に「スライス」できる高解像度の3D地震データとエスカーの関係が示されている。画像の上部には、湾曲したトンネルの谷間の反射が見られる。©James Kirkham.

産業界から提供された3次元地震反射技術は、磁気共鳴画像(MRI)スキャンで人体の構造を画像化するのと同様に、音波を利用して地表深くに埋もれている古代の景観を詳細に3次元で表現します。この方法では、数百メートルの堆積物に埋もれていても、地表から数メートルの大きさのものを撮影することができます。今回のデータでは、非常に詳細な情報が得られたため、氷が水路とどのように相互作用して形成されたかが明らかになりました。この古代の「氷の指紋」を現代の氷河の下に残されたものと比較することで、古代の氷床が後退する際にどのように振る舞っていたかを復元することができたのです。

今回の研究では、過去に遡ることで、南極やグリーンランドの氷床の配管システムや流動特性を変化させる新たなプロセスが始まるかもしれません、将来の温暖な世界を見通すことができます。

Published by British Antarctic Survey. James D. Kirkham et al, Tunnel valley infill and genesis revealed by high-resolution 3-D seismic data, Geology (2021). DOI: 10.1130/G49048.1

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