地球はこれまでに氷河期や間氷期といった大規模な気候変動を繰り返してきたことが知られていますが、最近の研究によるとこのような気候変動と大気中の二酸化炭素やメタンなどの温室効果気体の濃度変動が密接に関係していることが明らかにされています。そのような数十万年も前の大気のことをどうやって調べているのかご存じでしょうか。

南極大陸や北極のグリーンランドは厚い氷に覆われています。この氷は多数の気泡を含んでいて，その中に雪が降った当時の空気がそのままの組成で保存されているのです。私たちの研究室では，極域で掘削した氷から空気を取り出す装置を開発し、さらにその微量な空気から二酸化炭素やメタンなどの大気成分を分析するシステムを組み上げることによって，過去の大気組成の変動と気候変動の関連について研究を進めています。

同基地の年平均気温は−５８°C，標高は３８１０mで、南極でも最も自然環境が厳しい基地のひとつです。１９９５年から１９９６年にかけて，深さ２５０４ｍ，時間にして過去３４万年にもおよぶ氷床コアが国立極地研究所を中心とした日本の雪氷グループによって掘削されました。この氷床コアは、ロシアのボストーク基地で掘られたコアに次いで世界で２番目に遠い過去まで遡れるたいへん貴重な研究試料です。私たちはこのコアの空気成分の分析を一手に任されています。

この装置は，内部を真空にした容器の中で，氷を削って気泡を抽出するものです。この装置は，氷が融けないように−２０°Cの冷凍室内部に設置されています。抽出された空気の各種成分の濃度や同位体は私たちの実験室にあるいろいろな分析装置によって調べられています。

気温のグラフから，この３４万年の間には温暖な「間氷期」が現在を含めて４回あり（黄色く塗ってある期間），それ以外の時期は寒冷な「氷期」だったことが分かります。二酸化炭素とメタンの濃度は気温と密接に関係していて，間氷期に高く氷期に低いことから，気候変動によって温室効果気体の循環が大きく変化していたことが分かります。さらに，氷期から間氷期に向かって気温が急上昇するとき，温室効果気体濃度も同期して急上昇しています。このことは，二酸化炭素やメタンの濃度上昇による温室効果の強まりが気温の上昇をさらに強めるという「正のフィードバック」が過去に働いていたことを示唆しています。