極冠

極冠とは

極冠（きょっかん）は、惑星やその周囲を回る自然衛星の、極に近い高緯度に位置する固体物質に覆われた領域を指す言葉です。興味深いことに、この用語の定義は比較的緩やかで、覆っている固体物質の規模や成分、あるいはそれが陸地上にあるか否かといった地質学的な条件は問いません。必要なのは、ただ極地方に存在する固体であるという一点のみです。この点は、陸上の氷河地形を指す「氷帽」（通常5万平方キロメートル以下の面積を持つ）や、それを超える巨大な「氷床」といった、より限定的な定義を持つ他の用語と比べると、やや紛らわしいかもしれません。

組成と形成

極冠を構成する物質の組成は天体によって多様です。例えば、地球の極冠は主に凍結した水でできていますが、火星に見られる極冠は、固体の二酸化炭素（ドライアイス）と水の氷が混ざり合って形成されています。このような極地方に固体物質が蓄積する主な要因は、その地域が赤道周辺に比べて太陽からのエネルギー放射を相対的に少なくしか受け取れないことにあります。このエネルギー不足が地表温度を著しく低下させ、水の氷や二酸化炭素といった揮発性物質を凍結させる環境を作り出します。

時間による変化

極冠は静的な存在ではなく、時間とともにダイナミックに変化します。地球の極冠は過去1万2千年の間に劇的な変動を経験してきました。一年を通じた季節的な変化は、地球や月の公転に伴う太陽エネルギー受光量の変化によって生じます。さらに、より長い地質学的なタイムスケールでは、気候変動に呼応して極冠の範囲が拡大したり縮小したりします。これらの領域の表面温度は、通常、水の凝固点である摂氏0度を下回っています。

具体例

地球

地球の極冠は、北極と南極でその形態が大きく異なります。

北極

北極においては、主に北極海上に浮かぶ広大な流氷（海氷）が極冠を構成しています。一年を通じて融けることのない多年氷は非常に厚くなる場合があり、広い範囲で厚さ3〜4メートルに達し、圧力がかかってできる氷の尾根では最大で20メートルもの厚さになります。一方で、一年で形成されて融ける一年氷の厚さは通常1メートル程度です。海氷が覆う総面積は、季節によって変動しますが、約900万平方キロメートルから1,200万平方キロメートルにも及びます。これに加え、グリーンランド島には陸上を覆うグリーンランド氷床が存在し、その面積は約171万平方キロメートル、貯蔵されている氷の体積は約260万立方キロメートルにもなります。

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）が2001年に発表した報告書では、当時の地球温暖化予測にもかかわらず、北極の極冠は2100年まで存続すると見られていました。しかし、2007年夏に観測された北極極冠の著しい後退は、その後の見通しを一変させました。この劇的な変化を受けて、一部の科学者は、環境への深刻な影響をもたらす夏の海氷消失が早ければ2030年までに起こるといった、より悲観的な予測を示すようになりました。特に、アメリカ海軍大学院のヴィエスワフ・マスウォフスキ教授らは、2005年や2007年の最小値をデータに含めない保守的な見積もりでも、2013年には夏の海氷がなくなると予測していました。

南極

南極の極冠は、南極大陸の広大な陸地部分を覆う南極氷床によって形成されています。その面積は約1,400万平方キロメートルに達し、氷の体積は推定で2,500万から3,000万立方キロメートルに及びます。この巨大な氷床は、地球上の淡水のおよそ70%を貯蔵していると言われています。

火星

火星もまた極冠を持つ天体ですが、その組成は地球とは異なり、凍結した二酸化炭素と水の氷が混合したものです。火星の地軸の傾きは約25度と地球と似ており、明確な季節の変化があります。この季節に応じて、火星の極冠も大きく姿を変えます。夏には固体の二酸化炭素が昇華（固体から直接気体になること）してなくなり、下の岩石層が露出します。一方、冬には再び大気中の二酸化炭素が凍結して固体に戻り、極冠が拡大します。

NASAの火星探査機によって2005年に収集されたデータからは、特に二酸化炭素でできた「氷帽」が融解しつつある様子が捉えられています。この変化の最も有力な原因としては、火星の軌道のわずかなゆらぎが挙げられています。

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