科学者は、気候と植物に対する小惑星の衝突効果をシミュレートします

韓国のプーサン国立大学のIBS Center for Climate Physics（ICCP）の研究者が科学雑誌の進歩に掲載された新しい気候モデリング研究は、将来の潜在的な将来に応じて地球上の気候と生活がどのように変化するかという新しいシナリオを提示します中型（〜500 m）小惑星のストライキ。

A new climate modeling study presents a scenario of how climate and life on our planet would change in response to a potential future strike of a medium-sized (~500 m) asteroid.

新しい気候モデリング研究は、中規模の（〜500 m）小惑星の潜在的な将来のストライキに応じて、地球上の気候と生活がどのように変化するかのシナリオを提示します。

The solar system is full of objects with near-Earth orbits. Most of them do not pose any threat to Earth, but some of them have been identified as objects of interest with non-negligible collision probabilities. Among them is the asteroid Bennu with a diameter of about 500 m, which, according to recent studies, has an estimated chance of 1-in-2700 of colliding with Earth in September 2182. This is similar to the probability of flipping a coin 11 times in a row with the same outcome.

ソーラーシステムには、地球近くの軌道を持つオブジェクトがいっぱいです。それらのほとんどは地球に脅威をもたらしませんが、それらのいくつかは、交渉不可能な衝突確率を持つ関心のある対象として特定されています。その中には、約500 mの直径の小惑星ベンヌがあり、最近の調査によると、2182年9月に2700人に1人の地球と衝突する可能性があります。これはコイン11をひっくり返す可能性に似ています。同じ結果の連続した時間。

To determine the potential impacts of an asteroid strike on our climate system and on terrestrial plants and plankton in the ocean, researchers from the IBS Center for Climate Physics (ICCP) at Pusan National University in South Korea set out to simulate an idealized collision scenario with a medium-sized asteroid using a state-of-the-art climate model. The effect of the collision is represented by a massive injection of several hundred million tons of dust into the upper atmosphere. Unlike previous studies, the new research also simulates terrestrial and marine ecosystems, as well as the complex chemical reactions in the atmosphere.

私たちの気候システムや海洋の陸生植物やプランクトンに対する小惑星攻撃の潜在的な影響を判断するために、韓国のプーサン国立大学のIBS気候物理学センター（ICCP）の研究者は、理想化された衝突シナリオをシミュレートすることを始めました。最先端の気候モデルを使用した中規模の小惑星。衝突の効果は、数億トンの塵を上の大気に大量に注入することで表されます。以前の研究とは異なり、新しい研究では、大気中の複雑な化学反応と同様に、陸生および海洋生態系と海洋生態系もシミュレートされています。

Using the IBS supercomputer Aleph, the researchers ran several dust impact scenarios for a Bennu-type asteroid collision with Earth. In response to dust injections of 100–400 million tons, the supercomputer model simulations show dramatic disruptions in climate, atmospheric chemistry, and global photosynthesis in the 3–4 years following the impact (Figure 1).

IBSスーパーコンピューターAlephを使用して、研究者は地球とのBennu型小惑星衝突のためにいくつかのダスト衝撃シナリオを実行しました。 1億から4億トンの粉塵注入に応じて、スーパーコンピューターモデルシミュレーションは、影響後3〜4年の気候、大気化学、および世界的な光合成における劇的な混乱を示しています（図1）。

For the most intense scenario, solar dimming due to dust would cause global surface cooling of up to 4˚C, a reduction of global mean rainfall by 15%, and severe ozone depletion of about 32%. However, regionally, these impacts could be much pronounced.

最も激しいシナリオでは、ほこりによる太陽の調光により、最大4℃の世界的な表面冷却、世界の平均降雨量が15％減少し、重度のオゾン枯渇が約32％を引き起こします。ただし、地域的には、これらの影響は非常に顕著になる可能性があります。

“The abrupt impact winter would provide unfavorable climate conditions for plants to grow, leading to an initial 20–30% reduction of photosynthesis in terrestrial and marine ecosystems. This would likely cause massive disruptions in global food security,” says Dr. Lan Dai, postdoctoral research fellow at the ICCP and lead author of the study.

「冬の急激な影響は、植物が成長するのに不利な気候条件を提供し、地球および海洋生態系の最初の20〜30％の光合成の減少をもたらします。これは、世界的な食料安全保障の大規模な混乱を引き起こす可能性があります」と、ICCPのポスドク研究員であり、研究の主著者であるランダイ博士は述べています。

When the researchers looked into ocean model data from their simulations, they were surprised to find that plankton growth displayed a completely different behaviour. Instead of the rapid reduction and slow two-year-long recovery on land, plankton in the ocean recovered within 6 months and even increased afterwards to levels not even seen under normal climate conditions.

研究者がシミュレーションから海洋モデルデータを調べたとき、プランクトンの成長がまったく異なる動作を示していることに驚いた。急速な削減と陸地での2年間の回復が遅くなる代わりに、海のプランクトンは6か月以内に回復し、その後、通常の気候条件では見られないレベルまで増加しました。

“We were able to track this unexpected response to the iron concentration in the dust,” says Prof. Axel Timmermann, Director of the ICCP and co-author of the study. Iron is a key nutrient for algae, but in some areas, such as the Southern Ocean and the eastern tropical Pacific, its natural abundance is very low.

「私たちは、ほこりの鉄濃度に対するこの予期しない反応を追跡することができました」と、ICCPのディレクターで研究の共著者であるアクセル・ティママン教授は言います。鉄は藻類にとって重要な栄養素ですが、南洋や東部熱帯太平洋などの一部の地域では、その自然の存在量は非常に低くなっています。

Depending on the iron content of the asteroid and of the terrestrial material, that is blasted into the stratosphere, the otherwise nutrient-depleted regions can become nutrient-enriched with bioavailable iron, which in turn triggers unprecedented algae blooms. According to the computer simulations, the post-collision increase of marine productivity would be most pronounced for silicate-rich algae—referred to as diatoms. Their blooms would also attract large amounts of zooplankton—small predators, which feed on the diatoms.

小惑星と陸生材料の鉄含有量に応じて、成層圏に爆破され、栄養素が枯渇した領域は、バイオ利用可能な鉄で栄養素が豊富になり、前例のない藻類の咲く咲きを引き起こす可能性があります。コンピューターシミュレーションによれば、海洋生産性の衝突後の増加は、ケイ酸塩が豊富な藻類で最も顕著であり、珪藻と呼ばれています。彼らの花はまた、大量の動物プランクトン、つまり珪藻を食べる小さい捕食者を引き付けるでしょう。

“The simulated excessive phytoplankton and zooplankton blooms might be a blessing for the biosphere and may help alleviate emerging food insecurity related to the longer-lasting reduction in terrestrial productivity,” adds Dr. Lan Dai.

「シミュレートされた過剰な植物プランクトンと動物プランクトンのブルームは、生物圏の祝福である可能性があり、地上生産性の長期にわたる低下に関連する新たな食物不安を軽減するのに役立つ可能性があります」とランダイ博士は付け加えます。

“On average, medium-sized asteroids collide with Earth about every 100–200 thousand years. This means that our early human ancestors may have experienced some of these planet-shifting events before with potential impacts on human evolution and even our own genetic makeup,” says Prof. Timmermann.

「平均して、中型の小惑星は約1万〜20万年ごとに地球と衝突します。これは、私たちの初期の人間の祖先が、人間の進化や私たち自身の遺伝子構成にさえ潜在的な影響を与え、これらの惑星を変える出来事のいくつかを経験した可能性があることを意味します」とティムマンマン教授は言います。

The new study in Science Advances provides new insights into the climatic and biospheric responses to collisions with near-Earth orbit objects. In the next step the ICCP researchers from South Korea plan to study early human responses to such events in more detail by using agent-based computer models, which simulate individual humans, their life cycles and their search for food.

科学の進歩に関する新しい研究は、地球近くの軌道オブジェクトとの衝突に対する気候および生物圏の反応に関する新しい洞察を提供します。次のステップでは、韓国のICCP研究者は、個々の人間、ライフサイクル、および食物の検索をシミュレートするエージェントベースのコンピューターモデルを使用して、そのようなイベントに対する初期の人間の反応をより詳細に研究することを計画しています。