알류산 열도 지진이 북극 대기 온난화 야기했다?

지각 흔들어 영구 동토층 메탄가스 배출 주장

지구 온난화의 원인이 일련의 대지진과 그에 따른 지질학적 변화에 의해 유발되었을 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 1900년 이후 북극 대기 온도가 이상하리 만큼 빠르게 변하고 있다. 특히 2차례에 걸쳐 갑작스럽게 지구 온난화가 발생한 것은 이례적이다.

모스크바 물리기술대학(MIPT) 레오폴드 로브코브스키(Leopold Lobkovsky) 박사 연구팀은 지구과학(Geosciences) 저널에 발표한 논문에서 북극 및 남극 연구소에서 수집한 데이터를 분석해서 북극의 기후 온난화의 원인에 대한 새로운 설명을 제안했다.

지구 온난화는 세계가 당면한 긴급한 문제 중 하나이다. 지구 온난화는 화석연료의 사용 같은 인간의 활동이 대기에 온실가스의 농도를 높여 야기된다고 많은 과학자들이 주장하고 있다.

기후 온난화로 녹은 북극 지방의 얼음 Ⓒ러시아 지질학회

이 같은 관점이 기후 온난화의 원인을 설명하는 중요한 과학적 토대를 제공하지만, 허점도 있다. 때때로 대기 기온이 갑자기 오르는 특별한 현상은 설명하지 못한다는 점이다.

지진 발생 시기와 기온 상승 시기 일치

과학자들이 북극의 기온을 관찰해서 기록한 이후, 북극 지역에서는 두 번의 급격한 온난화 시기가 있었다. 첫 번째는 1920년대에 시작해서 1930년대로 이어진 시기이며, 두 번째는 1980년대에 시작해서 오늘날까지 이어진 것이다.

로브코프스키 연구팀에 따르면 북극에서 기후 온난화를 유발하는 요소 중 하나는 영구 동토층에 묻혀있던 메탄가스가 방출되는 현상, 그리고 ‘바다의 얼음’이라는 별명을 가진 가스 하이드레이트가 대륙붕에서 방출된 것이다.

메탄가스와 가스 하이드레이트가 방출됐을까? 로브코브스키는 북극에서 가장 가까운 지진 활동 지역인 알류산 열도에서 발생한 일련의 대지진에 의해 지질학적으로 연쇄반응이 일어났다고 주장했다.

미국 알래스카와 러시아 시베리아 사이의 태평양에 둥그런 아치 형태로 퍼져 있는 알류산 열도는 수시로 강력한 지진활동이 발생한다. 이 지진은 쓰나미를 일으킬 뿐 아니라, 매우 은밀하고 강력한 지각파(tectonic wave)를 일으키면서 천천히 그러나 매우 강력하게 지각을 뒤흔든다.

로브코브스키는 세 가지 과학적 데이터를 근거로 북극 기온 상승과 지진 발생의 인과관계를 연결했다. 우선 알류산 열도 대지진의 날짜가 북극 기온 상승과 시기적으로 연관성이 있다는 점이다.

1920~30년대 기온 상승 시기와 1980년대 이후 지금까지 기온 상승 시기를 보여주는 그래프. ⒸLeopold Lobkovsky/Geosciences

둘째, 알류산 열도에서 북극 대륙붕 지역까지 2000km 이상 떨어져 있는데 이 긴 거리에 어떻게 지진이 영향을 미칠 수 있을지에 대한 지질학적 메커니즘을 규명했다. 셋째, 지진과 이에 따른 지질학적 메커니즘의 변화가 구체적으로 어떻게 영구 동토층의 메탄가스 방출을 강화하는지에 관한 것이다.

첫 번째 질문에 대한 답은 역사적 자료 분석으로부터 나왔다. 알류산 열도에서는 20세기에 두 차례에 걸쳐 대지진이 일어난 곳임이 지진파 자료를 분석해서 밝혀졌다. 두 번의 대지진이 발생하자 각각 15년에서 20년 뒤에 급격한 기온 상승이 일어났다.

지각파 연간 100 km 속도로 이동

두 번째 질문에 답하려면 지각이 지진에 의해 자극을 받으면 어떤 현상이 발생하는지에 대한 역학 모델이 필요하다. 로브코프스키는 지진에 의해 발생한 지각파(tectonic wave)는 연간 약 100km 속도로 이동한다고 예측했다.

지각파는 지진이 발생한 뒤 일정한 시간이 흐른 뒤에 대륙으로 전달된다는 것이다. 이 같은 모델에 따르면 알류산 열도에서 발생한 지진에 의해 발생한 지각파가 북극 지역으로 도달하려면 15년에서 20년이 걸릴 수 있다.

세 번째로 지진파는 대륙붕에 도달하면서 변형파를 생성한다. 이 변형파는 지각의 표층을 구성하는 암석인 암석권(lithosphere)에 약간의 응력을 유발한다. 이 응력은 다소 불안정한 ‘가스 하이드레이트’의 구조를 교란시키기에 충분하다.

해저에 묻혀있는 가스 하이드레이트는 마이크로 사이즈의 얇은 얼음막이 둘러싸고 있다. 변형파가 이 얼음막을 파괴하기 때문에 가스 하이드레이트가 대기 중으로 배출되면서 지구 온난화를 가중시킨다는 것이다.

알류산 열도 Ⓒ 위키피디아

이 응력은 또한 북극 지역의 영구 동토층에 저장된 메탄가스가 대기중으로 배출되는 원인이다. 영구동토층 바위의 미세 구멍에 담겨 있던 메탄가스가 지진파에 의해 파괴되면서 대기 중으로 배출돼 온실 효과를 만들어 기온 상승을 야기한다는 것이다.

로브코프스키는 “알류산 열도의 대지진과 기후 온난화 사이에는 분명한 상관관계를 일으키는 지질학적 메커니즘이 존재한다”고 강조하면서 “중요한 것은 북극의 급격한 기온 상승이 이전 모델에 의해서는 설명되지 않는다는 점”이라고 말했다.

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