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太平洋ゴミベルトは、衛星写真には写らない。ごみが浮かぶ海域として名前は知られているのに、上から撮っても普通の青い海にしか見えない。ごみが薄く広く散らばっていて、画素の中で占める割合が小さすぎるからだ。ところが、その「写らないはず」の海域で、海の色の衛星記録を20年ぶんさかのぼると、周りの海とは違う変化が出ていた。ノルウェーのベルゲン大学の3人が、11月5日に Communications Earth & Environment で報告した。
個数の94%は、網でもすくえない細かい破片
太平洋ゴミベルトは、北太平洋の真ん中を大きく回る海流の内側にできた、プラスチックごみの吹きだまりだ。2018年の調査では、およそ1.8兆片、重さにして約7万9,000トンのプラスチックがあると見積もられた。重さの大半は漁具などの大きなごみだが、個数で見ると話が逆になる。細かく砕けたマイクロプラスチックが個数の94%を占め、重さではわずか8%にしかならない。
大きな浮遊ごみなら、赤外線を使った衛星観測で見つける方法がある。問題は小さいほうで、今回の研究が対象にしたのは直径300マイクロメートル（0.3ミリ）に満たない破片だ。海面に浮かぶというより水の中に漂っていて、1画素の中で占める面積はほとんどない。これまで衛星からの検出は難しいとされてきた。
プラスチックは光を吸わず、はね返す
研究の出発点は、ゴミベルトではなく実験室だった。著者の一人ダニエル・ケストナー（Daniel Koestner）さんらは、海水に浮遊するマイクロプラスチックが光をどう吸収し、どう散乱するかを測っていた。分かったのは、プラスチックの細かい破片は可視光をほとんど吸収せず、後ろ向きに強く散乱する、という性質だ。
海の色を変える要因として、衛星観測の分野では植物プランクトンや溶けた有機物の振る舞いがよく調べられている。植物プランクトンは青と赤の光を吸収するので、増えると海は緑がかって見える。溶けた有機物は青を吸収し、海を暗く、茶色っぽくする。マイクロプラスチックはどちらとも違う。吸収せずに散乱するので海を明るくし、しかも青と緑の両方が同時に明るくなる。計算上は、1立方メートルあたり2ミリグラムほどの低い濃度でも、波長490ナノメートル付近を山にした明るみが出る。この「青緑が同時に明るくなる」組み合わせなら、プラスチックに特有の痕跡として海でも拾えるかもしれない。チームはそう考えた。
20年の海色記録に、その痕跡があった
そこで、すでにある衛星の記録を当たってみることにした。使ったのは、海の色を測り続けてきた3系列のデータ。NASA の MODIS-Aqua、欧州宇宙機関の OC-CCI、コペルニクスの GlobColour で、いずれも2002年8月から2022年9月までの約20年ぶんがそろう。北緯12〜44度、西経125〜155度の北太平洋を緯度4度×経度5度の格子に区切り、格子ごとに各波長の反射率が20年でどう動いたかを統計的に調べた。
ゴミベルトの近くの格子で、青と緑の帯域がそろって明るくなる傾向が出ていた。責任著者のシェイ・チーサム（Shea Cheatham）さんは ScienceAlert に、最初の1系列で地図を見たとき「最初の反応は信じられないというものだった」と話している。それで残りの2系列でも確かめた、という順番だ。
ただし3系列がぴたりと一致したわけではない。センサーの経年変化、大気の影響の補正の仕方、複数の衛星を合成する手順がそれぞれ違うので、どの格子で有意な変化が出るかは製品ごとにずれがある。3つの中では OC-CCI がいちばん控えめで、有意とされる格子が少ない。それでも、ゴミベルトの中とその周りの格子は、全体の中でも明るい側に入っていた。青緑に明るんだ範囲は、2018年の調査で描かれたゴミベルトの中心部よりやや西と北に寄っている。
「プラスチックが見えた」ではなく「自然だけでは説明しにくい」
ここが肝心なところで、この研究は衛星でプラスチックそのものを見たわけではない。見えたのは色の変化で、海の色を変えるものはほかにいくらでもある。チームがやったのは、自然の変化だけでこの色になる確率を見積もることだった。
放射伝達モデル（光が海水と粒子の中をどう進むかを計算する模型）で、浮遊する粒子や溶けた有機物の量をランダムに振った海を500通り、そこにマイクロプラスチックも加えて振った海を500通り作る。これらを総当たりで組み合わせると12万4,750通りの「変化」ができ、そのうち5万6,125通りで少なくとも1つの波長帯が明るくなった。この明るくなった場合のうち、青と緑が同時に明るくなる変化は、プラスチックを入れたときには13%、自然の変化だけだと3%だった。4倍を超える差になる。
自然だけで青緑の明るみが出た場合も、中身を見ると条件が限られていた。植物プランクトンの顔ぶれが大型から小型に入れ替わり、しかも全体の量が減る、という組み合わせがそろったときだ。この海域で珪藻や窒素固定をする微生物が増える時期はあるが、20年の傾向として出るには、記録の前半にだけ集中して起きていた必要がある、と論文は書いている。海を明るくするもう一つの候補である鉱物の粉じんについては、近くのハワイ沖の観測点で1980年から2025年までの沈着量に有意な変化がなかった。
濃度の見積もりも、まったくの桁違いではなかった。計算では、490ナノメートルの明るみが背景のゆらぎの中央値を超えるのは1立方メートルあたり5ミリグラム前後、85パーセンタイルを超えるのは11ミリグラム前後。ゴミベルト西端の最も明るい格子で、変化のすべてをプラスチックのせいだと仮定して逆算すると、20年で14、25、11ミリグラム（3系列それぞれ）の増加に相当した。比べる相手として、2016年の網による調査からは0.5〜5ミリの大きめの破片が海面近くで17ミリグラム程度と見積もられ、北大西洋の亜熱帯循環ではナノプラスチックが平均15ミリグラム前後という報告がある（いずれも1立方メートルあたり）。ただし今回の対象サイズの破片は、ゴミベルトでまだ直接測られていない。
決着は、現地で水をすくってから
論文の結論は慎重だ。自然の変化だけではこの色になりにくい、プラスチックを入れると説明しやすくなる、と言う一方で、生態系のほうが変わった可能性も否定していない。プラスチックに付いてくる化学物質が生態系を乱している、という筋も排除していないし、いちばんありそうな筋書きとして、生態系の穏やかな変化とプラスチックの蓄積が両方起きている、という書き方をしている。
チーサムさんも ScienceAlert に、「この色の変化の根本原因がマイクロプラスチックそのものかどうかに答えを出すには、ゴミベルトに行って水の光学測定をし、含まれるプラスチックを数える必要がある」と話している。衛星の記録が示したのは、確かめに行く価値のある場所と波長、というところまでだ。
それでも、20年ぶん蓄積されている海色の衛星データに、こういう読み方があると示した意味は小さくない。細かい破片は網でも集めきれず、水中から取り除く手立てが事実上ないとチーサムさんは言う。どこにどれだけたまっているかを宇宙から見積もれるなら、少なくとも状況を追う手段にはなる。そのための最初の手がかりが、海の色のわずかな青緑への傾きだった。
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