地球は過去80万年の間、4〜10万年も続いた8つの氷河期を、それぞれの間に温暖な間氷期を挟んで繰り返してきた。しかし、なぜそんなことが起きたのか？ 地球はなぜ、凍ったままにならなかったのか？

地球が永遠に凍結しなかったのは素晴らしいことだ。というのも、間氷期があるからこそ、われわれは農業も都市国家も配管設備も日光浴も、そして「Nintendo Switch」のようなものも手に入れることができたからだ。人類の文明は約2万年前、何かが冷却傾向を反転させたことで生まれたのである。

『Nature Geoscience』に発表された研究では、その何かとは植物である、という仮説を立てている。すなわち、ある種の岩石が植物によってゆっくりと風化させられる過程において、大気中から二酸化炭素を取り除き、そのあとに徐々に二酸化炭素が大気に戻されることで温暖化が起こり、地球は夏を取り戻したのではないかということだ。

氷河期とCO2の謎

まず、氷河期が起きる理由は多く考えられる。たとえば、大陸移動によって地表が隆起して山脈ができ、岩石を浸食させるスピードが速まることが想定される。これに伴って大気中に雨雲ができると、浸食の過程で発生した二酸化炭素は大量の雨粒に閉じ込められる。この雨が地殻の90パーセントを占めるケイ酸塩岩に降ると、岩が溶けて炭酸を発生させる。そして渓流や川に流れ込み、海にたどり着く。そこでは単細胞生物が殻をつくるために、海水に溶け込んだ炭素を利用するのだ。

間氷期が生まれるメカニズムに関する仮説については、大きな手がかりが南極大陸で採取された氷床の中核部のデータから得られた。その氷は十分に古いもので、過去80万年分の二酸化炭素濃度の推移を調べることができたのだ。「これらのサンプルに記録された8つの氷河期を通して、気温と二酸化炭素濃度が一緒に上下しているという事実に、皆が注目しました」と、今回の研究の共著者である、「Catalan Institution for Research and Advanced Studies」（カタルーニャ先端技術研究協会）の古気候学者、エリック・ガルブレイスは言う。「これらの氷河期において気温が最も低い時期には、大気中の二酸化炭素濃度も常に同じ最低値を示していたことに、それまで誰も気づいていなかったです」

二酸化炭素と気温がどのように関連しているかを知っている科学好きの人なら、この考えに行き着くのは当然のことのように思えるかもしれない。しかし、極端に寒い状況では、二酸化炭素濃度は気温に影響を及ぼさないまま、かなり高くなることもある。実際、二酸化炭素濃度は100万分の180より低くはならないという事実にガルブレイスは驚いた。彼は、何かが二酸化炭素濃度がこれ以上低くなるのを抑えているに違いないと考えた。

岩とCO2のサイクル

ガルブレイスと、論文の共著者であるバルセロナ自治大学のサラ・エグレストンは、いくつかの仮説を検証した。たとえば、深層水（物理的に−2度以下になることはない）が、暖かい貯水池のように作用したのかもしれない。しかし、そうではなかった。そのような変化を大気にもたらすほど多くの深層水は存在しなかっただろう。

ガルブレイスはいくつかの仮説を考えたあとで、イェール大学の気候・エネルギー学会の元理事、故マーク・パガーニが数年前に発表した論文を思い出した。「彼はずっと長い時間の尺度で、さらに古いデータを使いながら同様の議論を行なっていました」とガルブレイスは言う。「彼の考えは、岩石が風化する速度を植物が変えていたことを示唆していました」

地球化学というのは揺るぎないものだ。先に解説したように、二酸化炭素を含む雨は岩石を溶かして炭酸を生成し、単細胞生物を成長させる。それでは、植物はこの流れのどこに作用するのか？ 多くの植物の根に付着している菌根と呼ばれる微細菌は、ケイ酸塩岩が風化するスピードを速める。天候が寒くなり、植物が死滅すれば、微細菌による風化は少なくなる。結果として雨がそれほど降らなくなるので、二酸化炭素濃度は安定することになるのだ。

それだけではない。海に住む植物プランクトンは海面の二酸化炭素を吸収し、やがて死ぬと海底に蓄積する。海面の二酸化炭素濃度が極端に低かったなら、植物プランクトンの成長はもっとゆっくりだっただろうが、現在は大量の二酸化炭素が海面にある。死んだ植物プラントンの蓄積量が少ないことで、より多くの二酸化炭素が海面に残ることになったのかもしれない。そして、波間に漂って大気中に戻っていく。植物が引き起こす風化のプロセスが極めてゆっくりであるというパガーニの仮説とは異なり、植物プランクトンの変化は地質学でいうところの“まばたき”のような期間、すなわち数百年の間に起きたのかもしれない。

その先は、よく知られているはずだ。二酸化炭素が数千年にわたって太陽エネルギーを閉じ込め、最終的に農業革命の時代を迎えるのである。

まだ誰も確かな証拠はもっていない

気候変動を疑う人たちは、たとえ人間が地球温暖化を加速させても、植物が生み出す何らかの安全装置によって極端な気温上昇は妨げられる、などと言うのだろう。地球の気候が永久に崩壊してしまう前に、植物がもっと成長して、大気中の炭素を吸い取ってしまいますよ、と。

だが、実際はそんなことはない。「もちろん、植物は二酸化炭素が多いほど速く成長しますが、その速度は人間が排出する二酸化炭素の量には追い付きません」とガルブレイスは言う。今回説明した「植物-炭素-凍結防止」が起こる期間は数千年だ。それに比べて、人為的な温暖化は百年規模で起きている。地球の温度調節に関する地球物理学的、化学的、そして生物学的なメカニズムは、地球が非常に寒いときと暖かいとき、そして気温が急上昇するときとでは、作用が異なる。まさに、いま起きているように。

この研究は必ずしも、氷河期の終わりを説明する最も重要なものではない。なにしろ、ガルブレイスが説明したサイクルほど、誰も明確な証拠を持っていないのである。彼のアイデアは単に、氷河期の極めて低い気温と更新世における明らかに最低水準にあった二酸化炭素濃度との相関関係を、最もよく説明しているものにすぎないのである。