氷床を掘って取り出した氷の柱を、氷のコアと呼びます。深いほど古い氷があるとして、深さが二倍なら年代も二倍なのでしょうか。必ずしもそうではありません。一年分の層が現在どれだけの厚さで残っているかは、積雪量や圧密、氷の流れによる変形などで変わるからです。
一年分を数えることと、cmを測ること
季節による成分の変化などが毎年の目印として残れば、それを手掛かりに年層を数えられます。一年を表す繰り返しの単位が確認できれば、十層は十年分です。しかし十cmが何年に当たるかは、一年の層の厚さ次第です。同じ十cmでも一層が二cmなら五年、〇・五cmなら二十年になります。
ここで数えているのは、見た目の線が何本あるかではなく、資料が一年分と定義したまとまりです。一年に二つの特徴的な線が現れるなら、線一本を一年と数えるわけにはいきません。年縞や年輪の問題と同じように、繰り返しのどこからどこまでが一組なのかを先に読みます。
深い層が薄くなる理由
雪は積み重なって密になり、氷になります。さらに氷床は長い時間をかけて流動し、その変形で昔の層が薄く引き延ばされることがあります。深い場所の層厚が小さいからといって、その年の降雪が必ず少なかったと断定できません。現在の厚さには、降った後の変化も含まれているからです。
実際のコアでは、年層を見分けにくい深さや、流れが複雑な場所もあります。火山噴火などの共通の目印、化学成分、氷の流れの模型を組み合わせて年代を検討することがあります。本稿の問題は、層の欠落や逆転がなく、指定した厚さで年層が続く単純な模型とします。
区間ごとに年数を計算する
上の区間では一年が二cm、下では一年が一cmと指定された場合、全体の厚さを平均的な層厚で割るのは避けましょう。まず各区間の厚さを、その区間の一年の厚さで割り、得られた年数を足します。二cmと一cmの単純平均一・五cmを使うと、区間の長さや年数の重みが反映されません。
また、深さの数値を区間の厚さに直す引き算が必要です。深さ百二十cmから二百cmまでなら八十cmの区間です。二百cm全部を下側の層厚で割ると、上の区間を再び数えてしまいます。表に上端、下端、差、一年の厚さ、年数という列を並べると整理しやすくなります。
例題1 二段の層厚を読む
模型のコアで、表面から百cmまでは一年の層厚が二cm、百cmから二百cmまでは一cmです。表面を年代〇年とし、深さ二百cmの年代を求めてください。両区間とも欠けた年層はありません。
答え・解説： 上の百cmは百÷二＝五十年分、下の百cmは百÷一＝百年分で、合わせて百五十年前です。深さ百cmは五十年前ですが、二百cmはその二倍の百年前ではありません。図で同じ長さの区間に含まれる年数が違うことを確認します。
例題2 年代の目印から深さを探す
同じ模型で、百年前の目印は何cmの深さにありますか。また、深さ百四十cmから百八十cmの区間は何年分ですか。
答え・解説： 最初の百cmで五十年なので、さらに五十年分を一cmずつ下がり、深さ百五十cmです。百四十から百八十cmの区間は四十cmで、全体が一年一cmの範囲にあるため四十年分です。深さと年代を一対一に対応させるには、途中の層厚の条件を使います。
氷の年代と、気泡の空気の年代
氷の中には昔の空気を含む気泡が残ることがあります。ただし、降った雪のすき間が閉じて空気を閉じ込めるまでには時間がかかるため、氷そのものの年代と、その中の気体の年代が同じとは限りません。コアという同じ試料を測っていても、何の年代を問うているかを見る必要があります。
これは例題の年層計算に追加で補正する数値を与えたという意味ではありません。例題では氷の層の年代だけを求めています。資料にない空気の年代差を勝手に引かず、現実の限界と問題の計算条件を分けましょう。深さという一本の物差しから過去を読むときも、途中で材料が変形した可能性を忘れないことが大切です。
cmと年の軸を途中で入れ替えない
同じコアでも、横に深さ、縦に成分濃度を描く図と、横に年代を置く図では、ピークの間隔の意味が違います。深い層が圧縮されていれば、深さの図で近接して見える二つの出来事の間に、多くの年が含まれる可能性があります。年代へ直した図で初めて、同じ時間幅の変化を比べられます。問題で二つのピークのcm差を尋ねたのか、何年間隔かを尋ねたのかを確認しましょう。層厚が区間ごとに指定されていれば、境界をまたぐ分を分けて年数へ換算する必要があります。
例題の百年前という表現は、表面を〇年とした相対的な年数です。採取した西暦が別に与えられれば、それを基準に過去の年へ換算できますが、与えられていない採取年を今日の年だと補ってはいけません。また、最上部の欠落がある場合は表面を〇年と置けないことがあります。年代の原点、層の連続性、一年分の厚さという三つの設定を先に整理すると、同じ深さでも答えが変わる理由を、単なる計算方法の違いではなく条件の違いとして説明できます。