スコッチをスコッチにする基準の 1 つは、スコットランドの水で作られていることです。つまり、賢明な愛好家は、H2O 分子の発生源をたどることによって、自分の飲み物が本物かどうかを判断できるはずです。しかし、どのように？不純物を集めてろ過した後、水は水ですよね?
ではない正確に。元素の水素と酸素は、中性子数が異なる同位体と呼ばれるさまざまな形で自然界に現れます。科学者は、質量分析と呼ばれる技術を使用して水サンプル中のこれらの同位体の相対的存在量を測定することにより、その「同位体比」を決定できます。結局のところ、水の同位体比は場所によって大きく異なります。
ユタ大学の地球化学者であるゲイブ・ボーウェンは、科学者が世界中から淡水のサンプルを収集し始めた1950年代に初めてこのことに気付いたと述べています。さらに、研究者は同位体比が「予測可能な方法で変化する」ことに気付いたと彼は言います。より重い水同位体の割合は、高緯度、高地、海岸から離れた場所で減少しました。
1990 年代までに、米国地質調査所は全国の河川水と降水量のほぼ 5,000 の同位体測定値を収集しました。水文学者のキャロル・ケンダルと彼女の同僚であるタイラー・コプレンがこれらのデータを分析したとき、彼らは米国中の水の同位体の大規模なパターンを確認しました。その結果が 2001 年に公開され、詳細な全国アイソスケープ (標高ではなく同位体比を示す地形図) が作成されました。
それ以来、ボーエンのような研究者は、大気循環、降雨パターン、その他の物理プロセスに関する知識を使用して、測定されていない領域の最良の推定を行うために、単一の流域から地球全体まで、さまざまな要素と多様な地理的領域のコンピューター生成アイソスケープを作成しました。 .水文学者や法医学者は、これらのマップを使用して、水分子が植物や動物の細胞に吸収されたり、蒸留アルコールに変わったりした後でも、水分子をその起源まで追跡することができます。
isoscapes の有望なアプリケーションの 1 つは、水の循環と動きの研究です。研究者は、地下水サンプルの同位体を降水アイソスケープと比較することで、世界の帯水層がいつどこで再充電されるかを判断できます。 2014 年の研究では、オレゴン州立大学のスティーブン グッドと彼の同僚は、水道水と地域の降水量の同位体の違いを利用して、アメリカ西部の人々がどこで水を手に入れているかを判断しました。 (この情報はすでに知っていると思われるかもしれませんが、実際には、連邦政府は 1980 年代以降、西部の水の移送を集計しておらず、地方自治体の水源に関する包括的なデータベースはありません。)
それからウイスキーがあります。 2012 年、スコットランドの研究者は、模造スコッチ ウイスキーの同位体比が、真のスコットランド起源のものと一致しないことを報告し、別の場所から来たことを示唆しました。科学者たちは同様に水の同位体比を使用して、西海岸のビンテージ ワインに含まれるブドウの地理的起源を調べたり、骨や髪の毛のサンプルを使用して殺人の犠牲者や古代の人間の遺体を特定したりしています。
アイソスケープはおそらく、移動する動物の動きを追跡するために使用する生態学者によって最も広く受け入れられてきました。スミソニアン渡り鳥センターのディレクターであるピーター・マーラは、「地球上を移動する動物がどのように分離するかは大きな謎の 1 つです。科学者はほとんどの移動する種の一般的なパターンを知っていますが、個人やグループの正確な経路を知りません。その知識は「生態から進化、効果的な保護を行うことまで、すべてを理解するために重要です」と Marra は言います。 GPS トラッカーは便利ですが、高価で、小鳥や昆虫にはかさばりすぎます。
同位体測定は、代替手段を提供します。夏になると、ヒタキやアメリカアカハタなどの渡り鳥が脱皮し、その場所の同位体標識を持つ新しい羽毛の束を成長させます。鳥が越冬地に到着すると、マーラのような研究者がサンプルを採取します。その水の同位体比は、鳥がどの緯度から来たかを科学者に教えてくれます。 （2009年、マラはこのアプローチを使用して、USエアウェイズ1549便のエンジンに吸い込まれ、ハドソン川に緊急着陸を余儀なくされた鳥は、ニューヨークの地元のガチョウではなく、カナダからの渡り鳥であると判断しました。）
アイソスケープは完璧なロケーターではありません。たとえば、同位体比は東西であまり変わらないため、確実な経度座標が得られることはめったにありません。しかし、犯罪現場での指紋と同様に、それらは科学捜査に欠かせないものだと Marra は言います。 「それは本当に探偵の仕事です」と彼は言います。
Julia Rosen は、オレゴン州ポートランドを拠点とするフリーランスのジャーナリストです。 Twitter @ScienceJulia で彼女を見つけてください。
