34万年前の「空気」はなぜ今も残っている？南極アイスコアが地球の過去を記録できる理由

34万年前の空気はなぜ残る？南極アイスコアの仕組みと分かること

日本科学未来館に、34万年前の「空気」がある。

瓶や容器に保存されているわけではない。南極の氷床を約2500メートル掘り下げて取り出した、一本の透明な氷。その中に、はるか昔の大気が閉じ込められている。

2026年9月27日まで開催されている特別展「大南極展」では、深さ2499メートルから掘削された「34万年前の空気を含んだアイスコア」が公開されている。8月13日には来場者数が10万人を突破した。

けれど、考えてみると不思議だ。

雪の中に入った空気が、なぜ34万年も後まで残るのか。どうやって取り出して二酸化炭素やメタンを測るのか。さらに、昔の気温や火山噴火まで氷から分かるというのはどういうことなのだろう。

そしてもうひとつ。展示されている深いアイスコアは、古い空気が入っているはずなのに、たくさんの気泡で白く濁っているわけではない。むしろかなり透明に見える。

一本の氷をたどっていくと、南極の氷床が地球の過去を保存する巨大な記録媒体になっている理由が見えてくる。

日本科学未来館に「34万年前の空気」が展示されている

南極観測70周年を記念した特別展「大南極展」は、東京・お台場の日本科学未来館で2026年7月1日から9月27日まで開催されている。

その中でも特に珍しい展示のひとつが、国立極地研究所が保管している「ドームふじアイスコア」だ。

未来館はこの展示について、**「深さ2,499メートルから掘削された、34万年前の空気を含んだアイスコア」**と紹介している。普段は国立極地研究所の低温室で厳重に保管されている試料で、一般公開されること自体が珍しい。

今回展示されている部分は長さ約50センチ。1996年12月7日に採取され、上端が深度2498.91メートル、下端が2499.41メートルにあたる。一般公開は約20年ぶりだという。

約50センチの透明な氷の中に、34万年前の空気がある。

では、その空気は本当に当時のものなのだろうか。

34万年前の空気は本当に残っている？

答えは、残っている。

南極のアイスコアが古い気候を調べるうえで特別なのは、昔の大気を間接的な痕跡から想像するだけではなく、氷の中に閉じ込められた過去の大気そのものを試料として調べられることにある。

そのため、二酸化炭素やメタンなどの濃度を、氷から取り出した古い空気を使って測定できる。

ただし、「34万年前の空気が大きな空洞の中に密封され、何ひとつ変わらないまま残っている」と考えると少し違う。

空気が氷へ閉じ込められる過程では、酸素と窒素の比率にわずかな変化が生じることも分かっている。国立極地研究所では、そうした影響まで考慮しながら分析している。

それでも、過去の大気を直接調べられるという価値は変わらない。

海底の堆積物や化石のように「当時の環境を示す痕跡」から推定するだけではなく、昔の大気に由来するガスが氷の中に実際に保存されている。

では、そもそも空気はどうやって氷の中へ入ったのだろう。

雪はどうやって「昔の空気」を閉じ込める？

始まりは、ごく普通の雪だ。

南極に雪が降った直後、雪の結晶と結晶の間にはたくさんの隙間がある。その隙間はまだ地表の大気とつながっているため、空気は出入りできる。

その上に新しい雪が積もると、下の雪には重さがかかる。長い時間をかけて圧縮され、雪の粒は形を変えながら互いに結びついていく。

新雪と氷の中間にある、この押し固められた雪をフィルンという。

フィルンの中にも最初は空気が通れる隙間が残っている。しかし圧縮が進むにつれて通り道は細くなり、やがて外の大気から完全に切り離された空間ができる。

その瞬間、空気は氷の中に取り残される。

流れを並べると、

降雪 → 積雪 → フィルン → 圧縮 → 空隙が閉じる → 空気を含んだ氷

となる。

そして毎年その上へ新しい雪が積もっていく。

古い層ほど下へ、新しい層ほど上へ積み重なるため、基本的には深く掘るほど古い氷が現れる。

ただし、深さと年代が定規のように単純比例しているわけではない。深部ほど氷は強く圧縮され、氷床そのものもゆっくり流れている。底面近くでは融解や層の変形が起こる場合もある。

だから研究者は「深さ2500メートルだから何年前」と単純計算しているわけではない。

氷の性質や化学成分、火山噴火の痕跡、氷床流動モデルなど、複数の情報を組み合わせて年代を決めていく。

実は「氷の年齢」と「空気の年齢」は違う

ここには、もうひとつ面白い仕組みがある。

氷そのものの年齢と、その中に入っている空気の年齢は同じではない。

雪が降った瞬間に空気が密封されるわけではないからだ。

地表へ降った雪はフィルンとなり、かなり深いところまで外の大気とつながった状態が続く。その間も空気は隙間を通って動いている。

やがて空隙が完全に閉じたところで初めて、空気の入れ替わりが止まる。

そのため、氷を作っている雪が降った年代よりも、閉じ込められている空気は新しい。

ドームふじで掘削された深さ約150メートルのアイスコアでは、氷そのものは約4400年前なのに対し、中に閉じ込められた空気は約2000年前という例がある。約2400年もの差だ。

もちろん、この差がどこでも2400年になるわけではない。気温や降雪量などによって、フィルンが氷になるまでの時間は変わる。

さらに厳密にいえば、空気の閉じ込めも一瞬で一斉に起こるわけではないので、ひとつの試料に含まれるガスにもある程度の年代幅がある。

「氷の年代＝空気の年代」と単純には考えられないわけだ。

今回の展示については、日本科学未来館が正式に「34万年前の空気を含んだアイスコア」と案内している。この短い言葉の裏には、氷と空気を別々の時間軸として扱うアイスコア研究の世界がある。

34万年前の空気をどうやって取り出す？

空気が氷の中に残っていても、そのままでは分析装置へ入れられない。

そこで研究室では、目的に応じて氷を融かす、砕く、昇華させるといった方法でガスを取り出す。

当然、普通の部屋で氷を割ってしまえば現代の空気が混ざってしまう。

そのため、外気が入らないよう真空状態にした装置の中で処理する。

国立極地研究所が紹介している方法では、氷から放出された空気を真空配管を通して回収し、その後、分析装置へ送り込む。

そこで使う氷の量は、1回の分析につき約60グラム。

そこから得られる空気は、わずか約5ccだ。

小さじ1杯ほどしかない。

何十万年も氷の中に眠っていた、ごくわずかな空気を取り出し、その成分を測る。

「34万年前の空気を吸ってみたい」と考えても、実際の研究はそんな豪快なものではない。取り出された空気は貴重な分析試料であり、一つひとつの測定に使われる量はほんのわずかだ。

CO2やメタンは「推測」ではなく直接測れる

その約5ccの空気から、さまざまなことが分かる。

国立極地研究所では、**二酸化炭素（CO2）、メタン（CH4）、亜酸化窒素（N2O）**といった温室効果ガスに加え、酸素と窒素、アルゴンと窒素の比率、窒素や酸素の同位体比、空気の含有量なども分析している。

ここがアイスコアの大きな特徴だ。

昔のCO2濃度について、「ほかの何かからおそらくこのくらいだったと推定する」だけではない。

氷に保存された古い大気を取り出し、そこに含まれる二酸化炭素を測れる。

もちろん、一本の展示用アイスコアだけで地球の気候史すべてが分かるわけではない。

異なる年代、異なる深さ、異なる地域から得られた膨大な試料をつなぎ合わせることで、大気中の温室効果ガスが長い時間の中でどう変化してきたのかが見えてくる。

では、「昔の気温」も同じ空気から測っているのだろうか。

そうではない。

昔の気温はどうやって分かる？

気温そのものが氷に閉じ込められているわけではない。

過去の気温を探る大きな手掛かりになるのは、氷を作っている水そのものだ。

水を構成する酸素や水素には、質量の異なる「同位体」がある。

酸素なら、軽い酸素16と、それより重い酸素18などがある。水素にも同様に異なる同位体が存在する。

海の水が蒸発し、水蒸気となって空を移動し、やがて南極で雪として降るまでの間、軽い水分子と重い水分子の割合は気温などの影響を受けながら少しずつ変わっていく。

南極のような寒い地域まで水蒸気が運ばれる過程では、この差が特に重要になる。

そのため、氷に含まれる酸素や水素の同位体比を詳しく調べれば、その雪が降った当時の気候を復元する手掛かりになる。

日本の第2期ドームふじアイスコアでも、水の同位体分析から過去72万年間の南極の気温変動などが復元されている。

ただし、

「酸素18がこの量なら必ず何℃」

と単純に変換できるものではない。

雪が降った場所、水蒸気がどこから来たのか、輸送経路なども関係する。

だから、

空気に残されたCO2やメタンは直接分析する。
気温は氷を作る水の同位体などから復元する。

同じ一本のアイスコアでも、読み取っている情報は別々なのだ。

火山噴火や大気のちりまで氷に残る

南極の雪が取り込むのは空気だけではない。

大気中を漂っていたダストやエアロゾル、海塩由来の成分、火山活動によって放出された物質なども雪と一緒に地表へ落ち、そのまま氷の中へ保存される。

大規模な火山噴火が起きると、放出された硫黄成分は大気中で変化し、遠く離れた南極まで運ばれることがある。

その痕跡は、何万年、何十万年後のアイスコアにも残る。

実際、国立極地研究所などの研究チームは、日本のドームふじと欧州のドームCで掘削されたアイスコアを比較し、過去21万6000年間に1401対もの共通する火山噴火シグナルを見つけている。

約2000キロ離れた場所で掘った氷から、同じ時代の噴火の痕跡を探せる。

しかも、同じ噴火の層を「時間の目印」にすれば、二つのアイスコアの年代を精密に対応させることもできる。

ダストも重要だ。

第2期ドームふじアイスコアでは、過去72万年間のダストの変化が調べられ、南極だけでなく、より広い地域の気候変動を考える材料になっている。

アイスコアとは、単に「昔の空気が入った氷」ではない。

その時代に空を漂っていたさまざまな物質まで、一緒に積み重ねてきた記録なのだ。

空気があるのに、なぜアイスコアは透明なの？

大南極展で展示されている深層アイスコアを見ると、もうひとつ疑問が浮かぶ。

昔の空気が入っているなら、どうして無数の気泡で白く濁っていないのだろう。

南極の比較的浅い場所から採取した氷には、実際にたくさんの気泡が見える。

ところが、約2500メートルもの深部から取り出された今回のアイスコアには、目立つ気泡がほとんど見えず、透明に見える。

これは空気が消えてしまったからではない。

深部では、その上に積み重なる巨大な氷の重さによって非常に高い圧力がかかる。

すると、それまで気泡として存在していたガスは、**クラスレート・ハイドレート（エアハイドレート）**と呼ばれる状態へ変わっていく。

水分子が「かご」のような構造を作り、その中へ窒素や酸素などのガス分子を取り込んだ透明な結晶だ。

気泡のような大きな境界がなくなるため、光が散乱しにくくなり、氷は透明に見える。

つまり、

気泡が見えない＝空気がない

ではない。

むしろ深い場所まで押し込まれ、強い圧力を受けてきたからこそ、空気の姿が変わっている。

34万年前の空気が入っているのに、見た目は透明な氷。

今回の展示を実際に見るうえでも、知っていると印象が大きく変わる部分だ。

34万年前より古い氷もある？

ここまで聞くと、34万年前の氷がとてつもなく古く感じられる。

しかし、アイスコア研究の時間軸はさらに先まで延びている。

日本のドームふじでは、第1期の深層掘削によって約34万年前までの氷を取得した。

その後、2003～2007年に行われた第2期深層掘削では、約72万年前までさかのぼるアイスコアが得られている。

欧州のEPICA計画が南極ドームCで取得したアイスコアは、80万年以上にわたる連続した気候記録として長く世界最長だった。

そして現在、その記録も更新されている。

欧州のBeyond EPICA – Oldest Ice計画は、東南極のLittle Dome Cで約2.8キロメートルのアイスコアを掘削。分析によって、少なくとも120万年前まで連続する気候と大気の記録が得られることが確認されている。

2026年5月には、そのアイスコアから得られた120万年間の連続記録が世界最長のものとして報告された。

だから今回展示されている34万年前のアイスコアは、「世界最古だから珍しい」のではない。

日本の南極深層掘削の歴史を物語る貴重な実物が、約20年ぶりに一般公開されていることに大きな意味がある。

そして話は、120万年前でも終わらない。

世界には「600万年前の氷」まで見つかっている

2025年、東南極のアラン・ヒルズで、最大約600万年前と年代測定された氷と空気が報告された。

34万年、72万年、120万年から、いきなり600万年。

これだけを見ると、Beyond EPICAの120万年記録よりはるかに古い。

ただし、両者には大きな違いがある。

アラン・ヒルズで見つかった古い氷は、地層のように新しいものから古いものまで順番にきれいに並んだ一本の連続記録ではない。

氷床の流動などによって複雑に変形した「ブルーアイス」と呼ばれる地域から得られたもので、研究論文でも層序は複雑だとされている。

それでも、約600万年前という遠い過去の気候と大気を直接調べられる試料が残っていたこと自体が大きな発見だった。

整理すると、

非常に古い氷そのものなら、約600万年前まで見つかっている。

一方、

年代が順番につながった連続した気候・大気記録では、Beyond EPICAの少なくとも120万年間が現在の最長記録になる。

「最古の氷」と「最も古くまで連続して読めるアイスコア」は、同じ意味ではない。

日本はいま「100万年以上前」の氷を目指している

日本のアイスコア研究も、72万年前で終わったわけではない。

現在進められているのが、第3期ドームふじ深層掘削計画だ。

目標は、過去100万年以上まで連続してさかのぼれるアイスコアを取得すること。

ドームふじ基地から約5キロ離れた「ドームふじ観測拠点II」が新たな掘削地点として選ばれ、深層掘削が進められている。

2025～2026年の南極夏季シーズンでは掘削が大きく進み、2026年1月15日に今シーズンの作業を終了した時点で、深度1783.92メートルへ到達した。

このシーズンだけで掘削されたアイスコアは1242.16メートルに及ぶ。

2026年8月現在、ドリルが現地で一年中動き続けているわけではない。

南極内陸で本格的に活動できる夏季を中心に掘削を進めながら、100万年以上前の氷を目指す計画そのものが続いている。

ここで素朴な疑問が出てくる。

欧州がすでに120万年前までの連続記録を取得したのなら、日本が100万年以上の氷を掘る意味はなくなったのだろうか。

そうではない。

「一番古い氷を取った国が勝ち」ではない

同じ南極でも、掘る場所が違えば氷の性質は違う。

降雪量、氷床の流れ、層の厚さ、底面の状態などが異なるからだ。

実際、日本の第2期ドームふじアイスコアでは、約60万年前を含む氷の層が欧州ドームCのアイスコアより2～3倍厚いという利点があった。

層が厚ければ、その時代をより細かい時間間隔で調べられる。

さらに、遠く離れた場所の記録を比べることにも意味がある。

同じ時期に同じ変化が記録されていれば、広い地域で起きた現象だった可能性が高まる。逆に片方だけに現れる変化なら、地域ごとの違いを考える手掛かりになる。

火山噴火のシグナルをドームふじとドームCで照合できたのも、複数地点のアイスコアがあるからこそだ。

古い記録は一本あれば十分、というものではない。

異なる場所に残された地球の記録を重ね合わせるほど、過去の姿をより詳しく描けるようになる。

なぜ100万年以上前までさかのぼりたい？

100万年前より古い氷が重要なのには理由がある。

地球は長い歴史の中で、寒冷な氷期と、比較的温暖な間氷期を繰り返してきた。

ところが、今からおよそ120万～80万年前にかけて、この繰り返し方が大きく変わった。

それより古い時代には約4万年規模の周期が目立っていたのに対し、その後は約10万年規模の大きな氷期・間氷期サイクルが支配的になっていく。

この変化は**中期更新世気候変換（Mid-Pleistocene Transition、MPT）**と呼ばれている。

Beyond EPICAが120万年以上前を目指した大きな理由も、この時代を連続したアイスコアで調べるためだった。

地球の軌道や自転軸の変化による日射量の変動は、氷期・間氷期のリズムと深く関係している。

しかし、なぜ約4万年規模だった変動が約10万年規模へ変わったのかは、それだけでは説明しきれない。

温室効果ガス、海洋、巨大な氷床、大気などが互いにどう影響し合っていたのか。

その答えを探すには、MPTをまたぐ時代のCO2やメタン、気温、ダストなどをできるだけ詳しく比較する必要がある。

100万年以上前のアイスコアには、その手掛かりが残されている可能性がある。

南極の氷は、地球の過去を保存する巨大な記録媒体

日本科学未来館に展示されている約50センチのアイスコア。

その中には、約34万年前の大気に由来するガスが残されている。

始まりは、その時代に南極へ降った雪だった。

雪が積もり、フィルンとなり、圧縮され、空気の通り道が閉じる。そこで昔の大気が氷の内部へ取り残される。

その空気からは二酸化炭素やメタンを直接測ることができる。

氷を作る水の同位体からは、当時の気温変化を復元できる。

ダストや硫酸塩などを調べれば、大気環境や火山活動の痕跡まで見えてくる。

さらに深く埋もれた空気は、高い圧力によって透明なクラスレート・ハイドレートとなる。だから古い空気が入っているのに、深層アイスコアは驚くほど透明に見える。

そして、34万年前は最古ではない。

日本はすでに72万年前までのアイスコアを取得し、現在は100万年以上前を目指している。

世界ではBeyond EPICAが少なくとも120万年前まで連続する記録を取得し、連続してはいないものの、アラン・ヒルズでは約600万年前の氷と空気まで見つかった。

南極には、毎年降る雪が一枚ずつ積み重なっている。

その雪の間に入り込んだ空気も、大気を漂っていたちりも、火山噴火の痕跡も、ともに氷の中へ残されていく。

何十万年もの時間が過ぎたあと、人間はそこへ細いドリルを伸ばし、一本の氷として地上へ引き上げる。

大南極展で見られる透明な氷は、ただ古いだけの氷ではない。

34万年前の地球と現在を、実物でつないでいる。