過去80万年の地球の歴史をみると、氷期と間氷期が約10万年の周期で起こっていたことが分かっています。氷期には地球上の氷床量が増え、軽い酸素同位体16Oは氷床に閉じ込められ、海洋には18Oが濃縮されます（図）。そのため、海洋に生息する有孔虫の殻の酸素同位体比には各時代の氷床量の変動が反映されます。古気候を研究する上で欠かせないこれらの事実を明らかにしたのは、マンハッタン計画（第二次世界大戦中の原爆製造を目的とした一連のプロジェクトのコードネーム）によって発展した同位体の分離・濃縮技術とそれらを海洋地質学に応用した戦後の科学者たちの飽くなき探求心でした。マンハッタン計画でウラン235の分離・濃縮技術の開発を担ったハロルド・ユーリー（重水素発見の功績でノーベル化学賞を受賞）、アルフレッド・ニーア（同位体質量分析計を初めて開発した）、ウィラード・リビー（のちに放射性炭素年代法を確立してノーベル化学賞を受賞）らの技術は、戦後の古海洋学の研究成果の源となりました。戦後、ユーリーは、化石に含まれる元素の同位体比から過去の水温を推定できると考えました。チェザーレ・エミリアーニは、ユーリーのもとで柱状堆積物中の浮遊性有孔虫化石の酸素同位体比を初めて測定し、第四紀に氷期と間氷期が何度も繰り返していたことを1955年の論文で明らかにしました。この成果は古海洋学の始まりとなりました。ニコラス・シャックルトンはさらに質量分析計を改良し、個体数の少ない底生有孔虫化石の酸素同位体比の測定を可能にしました。そして、底生有孔虫の結果とエミリアーニの浮遊性有孔虫の結果を比較することで、酸素同位体比の変動は水温よりも主に氷床量の変動を反映していることを明らかにしました。こうして有孔虫は1970年代以降、古海洋学の花形となったのです。

（中央研究所 海洋環境グループ　池上 隆仁）

氷期の氷床と海と酸素同位体の関係