この記事では、科学者のダスティン・シュローダー氏が南極の氷床の数キロメートル下をのぞくための驚くべき技術について紹介します。シュローダー氏は、地球上で最も厳しい環境の一つである南極の氷床の下に存在する地形や水の流れを調査する方法を開発しました。
南極の氷床は数キロメートルにもわたる厚さを持ち、その下には地球の地殻や湖、そして水の流れが存在しています。これまで、氷の下に何が存在するかを正確に把握することは困難でした。しかし、シュローダー氏のチームは、レーダー技術を駆使し、氷床下の地形や水の流れを可視化することに成功しました。
彼らは、特殊なレーダー装置を使用して地下の反射波を捉え、そのデータを解析することで、氷床下の地形や地層の情報を抽出しています。これにより、南極の氷床の下に存在する湖や川、氷の移動パターンなど、地球の内部構造や地球温暖化の影響を調査することができるのです。
この驚くべき技術の応用は多岐にわたります。南極の氷床下の地形や水の流れを正確に把握することは、地球温暖化の影響や海面上昇の予測、さらには地球上での生命の存在可能性の研究にも役立ちます。また、この技術は将来的には他の極地や未知の場所の探査にも応用される可能性があります。
ダスティン・シュローダー氏の研究は、南極の氷床下に存在する地形や水の流れを可視化する技術の進歩を示しています。これによって、私たちは地球の内部構造や環境変化についてより深い洞察を得ることができます。
この技術の発展は、地球科学の進歩と環境保護の重要性を強調しています。私たちは、地球の脆弱な環境や資源の保護に取り組む際に、正確な情報とデータが不可欠です。シュローダー氏の技術によって得られる情報は、南極の氷床の変化や地球の環境への影響を評価し、適切な対策を講じる上で非常に重要な役割を果たします。
さらに、この技術の応用は科学的な探求にも貢献しています。氷床の下に存在する湖や川、地層の情報は、地球の歴史や進化に関する重要なヒントを提供します。この研究によって、私たちは地球の過去や未来についての新たな知見を得ることができるでしょう。
ダスティン・シュローダー氏の南極の氷床の探査技術は、地球の秘密となっている南極の氷床下の世界を解き明かすための貴重なツールです。私たちは、この技術の進歩によって得られる情報を活用し、地球の環境や生態系の保護、そして地球全体の持続可能な未来を築くために努力するべきです。
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南極の氷床数キロ下で私たちはどのように見えるのか 私は電波氷河学者です。 つまり、レーダーを使って氷河や氷床を研究しているということです。 そして現在、ほとんどの氷河学者と同様に、私は 氷が将来の海面上昇にどの程度寄与するかを 推定するという問題に取り組んでいます。 そこで今日は、 海面上昇について適切な数値を出すことがなぜそれほど難しいのか、そしてレーダー技術 と地球科学教育 についての考え方を変えることで、 より良い結果が得られると私が信じている理由について話したいと思います。 。
ほとんどの科学者が海面上昇について話すとき、 次のようなプロットを示します。 これは氷床と気候モデルを使用して生成されます。 右側には、これらのモデルによって予測される今後 100 年間の 海面の範囲が表示されます。 文脈として、これは現在の海面であり、これ を超えると 400 万人以上が避難の危険にさらされる可能性がある 海面です。 したがって、計画という点では、 このプロットの不確実性はすでに大きくなっています。
ただし、それを超えて、このプロットにはアスタリスクと 「...西南極氷床が崩壊しない限り」という警告が付いています。 その場合、数字は劇的に高くなるということになります。 彼らは文字通り、チャートから外れていただろう。 そして、私たちがその可能性を真剣に受け止めるべき理由は、 地球の地質史から、その歴史の 中で海面が現在よりもはるかに急速に上昇した 時期があったことを知っているからです。 そして現時点では、将来的にそのようなことが起こる可能性を 排除することはできません。 それでは、なぜ大陸規模の氷床のかなりの部分が 崩壊するかどうか を自信を持って言えないのでしょうか?
そのためには、 そのような崩壊に関与する すべてのプロセス、条件、物理学を含むことがわかっているモデルが必要です。 そして、それを知ることは困難です。なぜなら、それらのプロセスや状態は 数キロメートルの氷の下で 起こっており 、この画像を作成した衛星のような衛星は それらを観察することができないからです。 実際、私たちは 南極の氷床の下にあるものよりも火星の表面の方がはるかに包括的な観察を行っています。 そして、空間と時間の両方で巨大なスケールで これらの観測を行う必要があるという点で、これはさらに困難です。
宇宙的に言えば、これは大陸です。 そして、北米の ロッキー山脈、エバーグレーズ、五大湖地域が非常に独特であるのと同じように、 南極の地下地域も同様です。 そして時間の観点から見ると、 氷床は数千年、数世紀の時間スケールで進化するだけでなく、 数年、数日のスケールでも変化していることがわかっています。 したがって、私たちが望んでいるのは、 大陸規模の数キロメートルの氷の下での観測であり、 常にそれを望んでいます。
では、どうやってこれを行うのでしょうか? そうですね、私たちは地下のことをまったく知らないわけではありません。 冒頭で私は電波氷河学者であると言いましたが、 それが重要な理由は、 氷床の内部を観察するために 航空機搭載の氷貫通レーダーが主要なツールだからです。 したがって、私のグループが使用するデータのほとんどは、 この第二次世界大戦時代の DC-3 のような、 バルジの戦いで実際に戦った航空機によって収集されたものです。 主翼の下にアンテナが見えます。 これらはレーダー信号を氷の中に送信するために使用されます。 そして戻ってくるエコーには、 氷床の内部と下で何が起こっているかに関する情報が含まれています。 このようなことが起こっている間、 科学者や技術者は飛行機に 8時間も乗り続け、 レーダーが作動しているかどうかを確認している。 そして、これは実はこの種のフィールドワークについての 誤解だと思います。 人々は科学者が窓の外を眺め、 風景や地質学的背景 、氷床の運命について熟考していると想像します。 実際、これらのフライトの 1 つに、BBC の「フローズン プラネット」の出演者が乗っていました。 そして彼は私たちがノブを回すのを何時間もビデオ撮影して過ごしました。
そして数年後、実際に妻と一緒にこのシリーズを観ていたのですが、 このようなシーンが出てきて、とても美しいとコメントしました。 そして彼女は言いました、「あなたはその飛行機に乗っていませんでしたか？」
私は「ああ、でもコンピューターの画面を見ていたんです」と言いました。
したがって、この種のフィールドワークについて考えるときは、 次のようなイメージを考えないでください。 このようなイメージを思い浮かべてください。
これはレーダーグラムで、氷床の垂直方向のプロファイルであり、 ケーキのスライスに似ています。 上部の明るい層は氷床の表面、 下部の明るい層は大陸自体の岩盤、 そしてその間の層は年輪のようなもので、 それらには氷床の歴史に関する情報が含まれています。氷床。 そして、これがこれほどうまく機能するのは驚くべきことです。 道路インフラの調査や地雷の探知に 使用される地中レーダーは、 地表から数メートルを通過するのが困難です。 そしてここで私たちは3キロメートルの氷の中を覗いています。 それには洗練された、興味深い、電磁気的な理由があります。 しかし今のところ、氷は基本的にレーダーの完璧なターゲットであり、 レーダーは基本的に氷床を研究するのに最適なツールであるとしましょう。
これらは、南極上空で収集された 最新の航空機レーダー探知プロファイルのほとんどの 飛行経路です。 これは、さまざまな国のチームと国際協力による 数十年にわたる英雄的な努力の結果です。 これらを組み合わせると、このような画像が得られます。これは、 上部にすべての氷がなければ 南極大陸がどのように見えるかです。 このような画像を見ると、大陸の多様性がよくわかります。 赤い地物は火山または山です。 氷床が除去されれば、 青い領域は外洋になります。 これがその巨大な空間スケールです。 しかし、これらはすべて制作に数十年を要したもので、 これは地下のスナップショットの 1 つにすぎません。 それは、氷床が時間の経過とともにどのように変化するかを示すものではありません。 現在、私たちはそのことに取り組んでいます。なぜなら、南極の最初のレーダー観測が 35 ミリメートルの光学フィルムを使用して収集された ことが判明したからです。 そして、 ケンブリッジ大学の スコット極地研究所の博物館のアーカイブには、この映画の何千ものリールが保管されていました。
そこで昨年の夏、私はハリウッド映画をデジタル化してリマスターするために開発された 最先端のフィルムスキャナー と美術史家2人を 連れてイギリスに渡り、手袋をはめて そのすべてをアーカイブしてデジタル化しました。映画。 その結果、200 万枚の高解像度画像が生成され 、私のグループは現在、 氷床の現在の状態と比較するために分析および処理に取り組んでいます。 そして実際、そのスキャナーについては、映画芸術科学アカデミーのアーキビストから 知りました。 ですから、アカデミーに感謝したいと思います --
50 年前の氷床の下で何が起こっていたのかを知ることができるのは 驚くべきことですが、 これはまだもう 1 枚のスナップショットにすぎません。 私たちが重要であると知っている、年間または季節スケールでの変動の 観察は得られません 。 ここでもいくつかの進歩があります。 最近の地上レーダー システムは 1 か所に留まります。 そこで、これらのレーダーを氷床の上に置き 、車のバッテリーのキャッシュを埋めます。 そして、それらを一度に数か月または数年も放置すると、 数分または数時間ごとに 氷床にパルスが送信されます。 したがって、これにより、時間内で継続的な観察が可能になりますが、それは 1 か所での観察となります。 したがって、その画像を飛行機から提供される 2D 画像と比較すると、 これは単なる 1 本の垂直線にすぎません。 そして、これが現在の分野としてのほぼ現状です。 航空機レーダー測深による良好な空間カバー と、地上ベースの測深による 1 地点での良好な時間カバーの どちらかを選択できます。
しかし、どちらも、私たちが本当に望むものを 同時に与えてくれるわけではありません。 もしそれを実現しようとするなら、 氷床を観察する全く新しい方法が必要になるでしょう。 そして理想的には、多くのセンサーから多くの測定値を取得できるように、 それらは非常に低コストである必要があります。 そうですね、既存のレーダー システムの場合、コストの最大の要因は レーダー信号自体を送信するために 必要な電力です。 したがって、環境内に存在する 既存の無線システムや無線信号を使用できれば素晴らしいことになります。 そして幸いなことに、電波天文学の分野全体は、 空に明るい電波信号があるという事実に基づいて構築されています。 そして本当に明るいのは私たちの太陽です。
実際、私のグループが現在行っている最もエキサイティングなことの 1 つは、 太陽からの電波放射を一種のレーダー信号として使用しようとしているということです。 これは Big Sur でのフィールドテストの 1 つです。 あの塩ビパイプのジグラットは、私の研究室の学部生が作ったアンテナスタンドです。 ここでのアイデアは、ビッグサーに留まり、 無線周波数で夕日を観察し、 海面からの太陽の反射を検出しようとすることです。 さて、あなたは「ビッグサーには氷河はない」と考えていると思います。
しかし、海面からの太陽の反射の検出 と氷床の底からの反射の検出は 地球物理学的に非常に似ていること が判明しました。 これがうまくいけば、 同じ測定原理を南極にも適用できるはずです。 そして、これは思っているほど突飛なことではありません。 地震業界も同様の技術開発を経験し、発生源としてダイナマイトを爆発させることから、 環境内の周囲の地震騒音を利用することに 移行することができました。 また、防衛レーダーは常にテレビ信号と無線信号を使用するため、レーダーの信号を送信し て自分の位置を知らせる 必要がありません。 つまり、私が言いたいのは、これは本当にうまくいくかもしれないということです。 そして、それが実現すれば、氷床上に何百、何千ものセンサーのネットワークを展開して イメージングを行うことができる 、非常に低コストのセンサーが必要になるでしょう。
そして、そこにテクノロジー界のスターたちが私たちを支援するために協力してくれています。 私が話した初期のレーダー システムは、経験豊富な技術者によって 、高価な特殊機器を備えた 国立施設で 何年もかけて開発されました。 しかし、ソフトウェア無線の最近の発展、 急速な製造、メーカーの動きにより、 私の研究室で働いている十代の若者のチームが数か月かけて レーダーのプロトタイプを構築すること が可能になりました。 OK、彼らはティーンエイジャーではなく、スタンフォード大学の学部生です が、重要なことは当てはまります --
これらの実現テクノロジーにより、機器を製造するエンジニアとそれを使用する科学者との間の障壁が取り払われることになります 。 そして、工学部の学生に地球科学者のように考えるように、 そして地球科学の学生にエンジニアのように考えることができるように教えることで、私の研究室は 、当面の問題ごとに 低コストで高性能に最適化された カスタム レーダー センサーを構築できる環境を構築しています。 その問題のために。 そしてそれは私たちが氷床を観察する方法を完全に変えるでしょう。
海面問題と海面上昇における雪氷圏の役割は 非常に重要であり 、全世界に影響を与えることになります。 しかし、それが私がそれに取り組む理由ではありません。 私は、非常に優秀な学生を 指導し、指導する機会を得るためにこの研究に取り組んでいます。なぜなら、才能に溢れ、 意欲的で、情熱にあふれた若者 のチームが 世界が直面する課題のほとんどを解決できると深く信じているからです。 また、海面上昇の推定に必要な観測結果を提供できると信じているからです。 これは、彼らが解決できる、そして解決するであろう多くの問題の 1 つにすぎません。
