世界最大の古代氷のアーカイブを保管する冷凍庫、「将来に対応」
イギリスの科学誌ネイチャー(Nature)のニコラ・ジョーンズ(Nicola Jones)は2024年07月16日に、氷河や氷冠から掘削されたサンプルの保管庫が、オゾン層に害を及ぼす可能性のある冷却剤の代わりとなると報告した。
世界最大の氷床コア貯蔵庫がアップグレードされる予定で、冷却システムは、オゾン層に害を及ぼす恐れのある禁止された冷却剤から、より環境に優しい技術に切り替わる。
「オゾン層に優しいソリューションによる冷却剤の最終的な置き換えは、非常に重要で、法的に推進される問題です」と、オーストラリアのホバートに拠点を置く気候科学者で、氷床コア科学における国際パートナーシップの共同議長を務めるタス・ファン・オメン(Tas van Ommen, a climate scientist based in Hobart, Australia, who is the co-chair of the International Partnerships in Ice Core Sciences)は言う。
有名な氷
コロラド州デンバーにあるNSF-ICF(US National Science Foundation Ice Core Facility/米国国立科学財団氷床コア施設) には、1993年に施設が開設されて以来、NSFの資金で掘削されたすべてのコアを含む、約 25,000mの氷床コアがある。これには何百万年も前のもので、2000年代初頭まで最古の連続氷の記録を保持していた南極のボストーク サイトのコア1や、南極のアラン・ヒルズから採取された最古の氷を含む新しいコアが含まれている。「それらは人気商品です」と、施設のキュレーターであるキュート・ラボンバート(Curt LaBombard)は言う。
このようなコアには、閉じ込められた空気、粒子、化学同位体が含まれており、過去の大気の組成や温度、火山の噴火などの出来事に関する手がかりとなります。抽出されたコアは通常、いくつかのセクションにスライスされ、一部は研究者によって分析され、他の部分は後日研究するためにアーカイブに保管されます。
デンバー・アーカイブの1,500 立方mの冷凍庫は、-36ºC という極寒の温度に保たれていり。1990 年代に製造された多くの家庭用冷蔵庫やエアコンと同様に、この冷凍庫もHCFC(hydrochlorofluorocarbon/ハイドロクロロフルオロカーボン) と呼ばれる冷媒を使用している。
禁止されている冷媒
生産施設や機器から漏れた HCFC は、地球を保護するオゾン層を破壊する可能性がある。そのため、さらに破壊的な同族であるCFC(chlorofluorocarbons/クロロフルオロカーボン) と同様に、HCFCは段階的に廃止されています。
オゾン層を保護するための1987年のモントリオール議定書では、裕福な国では2020年以降、貧しい国では2030年以降、HCFCの新規生産が禁止されている。
その結果、多くの新しい冷蔵庫やエアコンでは、代わりにHFC(hydrofluorocarbons/ハイドロフルオロカーボン)が使用されている。HFCは、オゾンに対してHCFCよりも問題が少ないものの、二酸化炭素の最大15,000倍の強力な温室効果ガスになる可能性がある。
他の2つの大規模な氷床コア保管施設、エドモントンのアルバータ大学のカナダ氷床コア研究所(the Canadian Ice Core Lab at the University of Alberta in Edmonton)と、ドイツのブレーマーハーフェンにあるアルフレッド・ウェゲナー研究所のヨーロッパ氷床コア保管施設(the European ice-core storage facility at the Alfred Wegener Institute in Bremerhaven, Germany)でもHFCが使用されている。
いずれこれらも、問題になることだろう。
科学者らが、おそらく世界最古の氷床コアを発掘した
しかし、HFCは2016年のモントリオール議定書改正により段階的に廃止されており、化学者や企業は「代替品の代替品」を探している、とコロラド州ボルダーにある米国国立標準技術研究所で冷媒を研究しているマーク・マクリンデン(Mark McLinden, who studies refrigerants at the US National Institute for Standards and Technology in Boulder, Colorado)は言う。
段階的廃止の規則は新しい機器に適用され、既存の機器には適用されないが、ラボバード氏によると、NSF 施設の運営者はいずれにせよアップグレードの時期が来たと感じていたという。数十年前の冷凍庫は効率が悪く、ソフトウェアは時代遅れで、サービスと修理のコストが上昇していると、改修を管理しているNSFの南極地球科学プログラムディレクター、マイケル・ジャクソン(Michael Jackson, programme director for Antarctic Earth sciences at the NSF who is managing the refurbishment)は言う。
将来を見据えた冷却剤
オゾン層を破壊せず、温室効果ガスの威力が低い代替冷媒の一般的な選択肢には、ハイドロフルオロオレフィン、プロパン、アンモニア、CO2 などがある。どれも長所と短所があり、毒性や可燃性のものもある。日本にある別の大規模な氷床コア貯蔵施設では、アンモニア(Another large ice-core storage facility, in Japan, uses ammonia)を使用している。デンバーの施設管理者は、液体とガスの両方として同時に動作できる「超臨界」CO2を選択した。これは効率的な商業用冷蔵の選択肢としてますます人気が高まっている(The Denver facility managers chose ‘transcritical’ CO2, which can behave simultaneously as a liquid and a gas — an increasingly popular option for efficient commercial refrigeration)。ジャクソンは、CO2は温室効果ガスであるにもかかわらず、不燃性であり、「低い動作温度でより効率的」であり、「定量化は難しいが、CO2は最も将来性のある低温冷媒のようだ」と付け加えた。
新しいNSF冷凍庫の作業は2024年8月に開始され、2026年第1四半期に完了する予定である。
さまざまな大学が、小規模な冷蔵施設に独自の氷床コアを保管している。一部の大学は、彼らも時代遅れの冷媒を交換する必要があるかもしれないため、NSF-ICFの改修がどのように進むか興味を持って見守っている。「私たちは同じ船に乗っている」とオハイオ州立大学コロンバス校の古気候学者エレン・モズリー・トンプソン(“We’re in the same boat,” says Ellen Mosley-Thompson, a paleoclimatologist at the Ohio State University in Columbus. LaBombard says the Denver team)は言う。ラボンバードは、デンバーチームは他の人たちを助ける準備ができており、喜んでそうすると言う(LaBombard says the Denver team is ready and willing to help others)。「私たちは援助を提供し、学んだ教訓を共有してきました」と彼は言う。
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02287-8
参考文献
Petit, J. R. et al. Nature 399, 429–436 (1999).
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