빙하 미스터리, 위성으로 밝힌다

과학기술

빙하 미스터리, 위성으로 밝힌다
관측 위성 '아이스샛 2' , 70cm 단위 빙하 분석

2018.09.12 10:37 이강봉 객원기자

[ A+ ] /[ A- ]

극지방에서 빙하가 녹는 것처럼 지구온난화를 잘 설명해주는 증거는 없을 것이다. 그린란드, 남극 빙하가 녹아 없어지면서 지구 전체 해수면 높이가 끊임없이 상승하고 있다.

그러나 과학자들은 남‧북극의 빙하가 얼마나 쌓여 있는 것인지, 지구온난화로 거대한 빙하가 얼마나 빠른 속도로 얇아지고 있는지 등에 대해 정확한 데이터를 도출하지 못하고 있었다. 측정할 수 있는 기기가 없었기 때문.

이전에 극지 빙하와 해빙 두께를 측정해온 NASA(미 항공우주국)의 관측 위성 ‘아이스샛-1(ICESat-1)’은 지난 2010년 수명을 다했다. 이로 인해 빙하와 관련된 데이터 량이 연구팀에 따라 들쭉날쭉 했다.

오는 9월 발사될 위성 아이스샛 2호((ICESat-2)를 통해 그동안 수수께끼에 싸여 있던 거대 빙하의 비밀이 밝혀질 전망이다. 사진은 2010년 기능이 소멸된 아이스샛 1호가 촬영한 남극 사진. ⓒNASA

3겹 레이저광선으로 얼음 연필 직경 크기 얼음 관측

12일 ‘사이언스’ 지에 따르면 이 문제를 NASA가 해결하고 있다. 10억 달러를 투입해 오는 9월 15일(현지 시간) 미국 캘리포니아 주에 있는 반덴버그 공군기지에서 측정 능력을 대폭 보강한 ‘아이스샛-2(ICESat-2)’를 발사할 예정.

아이스샛-2는 대규모 레이저 장비를 갖추고 있다. 다중의 레이저 광선을 지구 표면에 발사한 후 그 반사광들을 분석해 극지방뿐만 아니라 전 세계의 얼음이 얼마나 쌓여 있는지 분석할 수 있다.

미 국립 눈‧얼음 데이터 센터(NSIDC)의 빙하학자 테드 스캠보스(Ted Scambos) 박사는 “아이스샛 2는 그 기능에 있어서 1호와는 차원이 다르다”고 말했다.

그는 “아이스샛-1 위성은 하나의 레이저 광선만 발사했는데 아이스샛2는 세 쌍의 레이저 광선을 동시에 발사해 크고 작은 빙하들을 입체적으로 정밀 스캔할 수 있다”고 밝혔다. 정밀도도 매우 뛰어나 연필 직경 크기의 작은 변화도 측정이 가능한 수준이다.

스캠보스 박사는 또 “레이저 광선을 1초에 1만 번 발사할 수 있는 만큼 해상도도 매우 높아 70cm 단위로 빙하를 분석하는 일이 가능하다”며 “데이터를 분석할 수 있는 속도도 매우 빨라 매 계절마다 지구 전체의 빙하 지도를 갱신할 수 있다”고 설명했다.

아이스샛-2가 발사되면 그동안 단독으로 빙하를 관측하고 있던 유럽우주국(ESA)의 ‘크라이오샛-2(CryoSat-2)’ 위성과 함께 지구상의 얼음을 관측하게 된다.

크라이오샛-2는 관측 영역은 넓지만 해상도가 극히 낮다는 약점을 지니고 있다. 이에 따라 북반구 그린란드 빙하 측정에는 문제가 없지만 남극 대륙의 거대한 빙하를 분석하는데 어려움을 겪어왔다.

버펄로 대학의 빙하학자인 베아타 싸토(Beata Csatho) 교수는 “그러나 크라이오샛-2의 부족한 기능인 해상도를 아이스샛-2가 보완할 경우 두 위성을 통해 남극대륙은 물론 지구 전체의 빙하를 매우 상세하게 관측할 수 있을 것”이라고 내다봤다.

동남극, 남극대륙 균열의 미스테리 밝혀질 전망

많은 빙하학자들은 아이오샛-2의 등장으로 빙하연구에 있어 그동안 풀지 못했던 수수께끼들이 풀릴 것으로 보고 있다.

첫 번째 과제는 지구에서 가장 큰 빙하인 동남극 빙상(East Antarctic Ice Sheet)의 비밀을 밝혀내는 일이다. 그동안 과학자들은 동남극의 하얗게 텅 빈 공간에서 눈이 얼마나 오고, 빙하가 얼마나 녹고 있으며, 밑바닥 지형 변화가 어떻게 일어나고 있는지 연구해왔다.

그러나 동남극 상황을 정밀 측정할 수 있는 특별한 장비가 개발되지 않아 어려움을 겪어왔다. 이 곳은 사람이 접근하기 힘든 오지이기에 직접 그 변화를 파악하기는 무리가 있었다.

끊임없이 이어지고 있는 남극 반도(Antarctic Peninsula)의 균열 상황 역시 풀기 힘든 과제였다. 연구자, 연구 방식에 따라 측정치가 모두 달라 통합된 확정치를 내놓는데 많은 어려움을 겪어 왔다.

영국 리드 대학의 빙하학자 앤드류 셰퍼드(Andrew Shepherd) 교수는 “아이스 샛-2와 레이더 빔을 통해 광범위한 영역을 관측할 수 있는 크라이오샛-2가 협력하면 남극 반도의 균열 및 동남극을 세밀하게 관측할 수 있을 것”으로 내다봤다.

과학자들이 기대를 걸고 있는 또 다른 연구는 땅을 덮고 있는 거대한 빙상(ice sheet)과 땅의 접촉면에서 어떤 일이 일어나고 있는지 파악하는 일이다.

과학자들은 지금까지의 연구 결과에 비추어 빙하에 눌린 지반이 매우 취약할 것으로 추정하고 있다. 해수면 온도가 올라가면서 바닷물이 스며들어간 지반이 약해지고, 결과적으로 해양 쪽으로 나와 있던 대륙이 내륙 쪽으로 후퇴하고 있다는 분석이다.

일부 빙상학자들은 이런 현상에 의해 남극대륙의 지형이 불룩 튀어나온 모양으로 바뀌고 있다는 추정하고 있다. 이는 빙하가 녹는 속도를 더욱 빠르게 하고, 더 많은 얼음을 바다로 밀어내면서 해빙 속도를 가속화하고 있다는 것이 그들의 주장이다.

아이스샛-2는 향후 빙하와 대륙 간의 접촉면에서 어떤 일이 일어나고 있는지 3개월 간격으로 그 상황을 측정하게 된다. 이를 통해 위와 같은 주장의 신빙성을 구체적으로 확인할 수 있을 전망이다.

해양학연구소(Scripps Institution of Oceanography)의 빙하학자 헬렌 플리커(Helen Fricker) 박사는 “첨단 기능이 추가된 위성을 통해 남극 대륙 지하에 대한 연구가 가능해지고 그동안 몰랐던 빙하의 비밀이 밝혀질 수 있을 것”이라고 기대했다.

많은 과학자들은 아이스샛-2를 통해 밝혀진 데이터를 바탕으로 미래 지구변화를 예측하고, 기후변화 등에 대처할 수 있는 캠페인을 전개할 수 있을 것으로 보고 있다. 이를 위해 협의를 진행하는 등 분주한 움직임을 보이고 있다.

(5686)