지구 온난화, 바다로부터 시작됐다

과학기술

지구 온난화, 바다로부터 시작됐다
산업혁명 이후 이산화탄소 배출 크게 늘어나

2018.08.14 11:00 이강봉 객원기자

지구 온난화가 바다로부터 시작됐다는 결정적 증거가 나왔다.

현재 온난화는 인류가 석유, 가스, 석탄과 같은 화석연료를 대량 사용하면서 내뿜는 이산화탄소의 영향을 받고 있다. 그런데 인류 문명이 발전하기 훨씬 이전, 지구가 마지막 빙하기로부터 벗어날 즈음 이미 대기 중 이산화탄소 비율이 높아지고 있었다는 사실이 밝혀지고 있다.

14일 ‘사이언스 데일리’에 따르면 미국 오레곤 대학 연구팀은 마지막 빙하기 이후 남극의 빙하가 녹아내리면서 탄소가 섞인 물이 태평양 심해에 흘러들어갔고, 해수온도가 올라가면서 이산화탄소를 대량 배출하기 시작했다는 증거를 찾아냈다.

지구온난화가 1만9000~9000년 전 빙하가 녹아내리던 퇴빙기에 시작됐으며, 18세기 산업혁명 이후 온난화를 가속화시켰다는 연구 결과가 발표됐다. 사진은 가장 큰 바다인 태평양. ⓒNOAA

지구온난화가 1만9000년~9000년 전 빙하가 녹아내리던 퇴빙기에 이미 시작됐다는 연구 결과가 발표됐다. 사진은 태평양. ⓒNOAA

빙하 녹으면서 깊은 바다에 탄소 대량 유입

논문은 과학저널 ‘네이처 지구과학(Nature Geoscience)’ 14일자에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Flushing of the deep Pacific Ocean and the deglacial rise of atmospheric CO2 concentrations’이다.

연구팀은 논문을 통해 지난 1만9000년~9000년 전 빙하가 녹아내리던 퇴빙기에 이어 18세기 산업혁명을 거친 지금까지 대기 중 이산화탄소 비율이 80ppm까지 높아졌다고 밝혔다. 과학자들은 이산화탄소 비율이 높아진 첫 번째 원인으로 태평양을 지목하고 있다.

고지리학자, 고기후학자, 고생태학자 등은 남극의 빙하가 녹아 태평양으로 흘러들어갔으며 이를 통해 태평양 깊은 바다에 많은 양의 이산화탄소가 축적됐다는 추정 하에 이 가설을 입증하려는 노력을 기울여왔다.

그리고 최근 북태평양 심해에 있는 퇴적물 속에서 자연 상태 그대로 보존된 고해상도의 네오디뮴 동위원소(neodymium isotope, Nd)를 다수 발견했다고 밝혔다. 네오디뮴은 과거 바닷물이 어떻게 조성됐는지를 밝혀주는 귀중한 자료다.

동위원소인 네오디뮴 함유량이 많을수록 산화철이 다수 함유돼 있으며, 이는 퇴적물 속에 많은 탄소가 들어 있음을 말해주고 있다.

과학자들은 이 퇴적물의 성분 분석을 통해 육지로부터 심해로 어느 정도의 탄소 성분이 흘러 들어갔는지 추정하고 있다.

연구팀은 최근 남태평양 퇴적물 속의 네오디뮴 동위원소 데이터 분석을 통해 탄소량을 비교했으며, 2만7000년~2만1000년 전 최후최대빙하기(Last Glacial Maximum) 이후 탄소량이 간헐적으로 상승했음을 확인했다.

또한 방사선탄소 연대측정을 통해 마지막 빙하기 이후 남극 대륙 주변으로부터 흘러든 빙하가 녹아내린 물이 탄소와 함께 대량 태평양으로 유입돼 퇴적물 생성에 큰 영향을 미쳤다는 사실도 확인할 수 있었다.

산업혁명 이후 이산화탄소 비율 30ppm 증가

연구팀은 남극 빙하가 녹아 남태평양으로 유입되면서 당시 남반구에 온난화를 유발했다고 주장했다.

연구에 참여한 오레곤 대학의 해양학자 앨런 믹스(Alan Mix) 교수는 “매우 거대한 태평양은 그 안에 온갖 지구 역사의 비밀을 간직하고 있다”고 말하며 “특히 퇴빙기 동안 많은 양의 탄소가 바다에 유입됐음을 확인할 수 있었다”고 밝혔다.

믹스 교수는 “그러나 바다 속에 침전된 탄소가 어떤 과정을 통해 대기 중에 흡수됐는지 데 대해서는 명확한 사실이 밝혀지지 않았다”고 말하며 “그 수수께끼를 풀기 위한 방안으로 태평양 해류에 대한 분석이 이루어졌으며, 그 결과 새로운 사실이 밝혀지고 있다”고 밝혔다.

논문 주저자인 오레곤 대학의 해양학자 지앙후이 두(Jianghui Du) 박사는 “과거 태평양의 해류 패턴 역시 지금처럼 남극 주변에서 시작된 것으로 추정된다”고 말했다.

남극으로부터 빙하가 녹아 흘러내린 물이 수마일 떨어진 남태평양 깊은 바다로 가라앉았다는 것.

두 박사는 “이렇게 가라앉은 물이 해류를 통해 다른 해역으로 순환되기 까지는 거의 1000년이 걸렸을 것”으로 추정하며 “빙하기 때 거의 움직임이 없었던 심해 해류가 퇴빙기가 되면서 움직이기 시작했고, 다른 해역으로 퍼져나가면서 지구 온난화에 영향을 미쳤을 것”으로 분석했다.

두 박사는 이런 연구 결과를 바탕으로 지구 온난화의 역사를 밝혀내고 있다. 그에 따르면 첫 번째 온난화는 1만8000년~1만5000년 전의 온난화로 대기 중 이산화탄소 비율이 50ppm이었던 것으로 밝혀지고 있다.

지구상에 두 번째 온난화가 시작된 것은 18세기 산업혁명 이후다. 두 박사는 “연구 결과 50ppm이었던 이산화탄소 비율이 30ppm이 더 늘어난 80ppm에 이르고 있으며, 최근 온실가스 배출량 증가로 그 비율이 계속 높아지고 있다”고 말했다.

문제는 계속 더워지고 있는 지구가 온난화를 더욱 가속화시킬 것이라는 점이다.

논문 작성에 공동 참여한 오레곤 대학의 해양학자 브라이언 헤일리(Brian Haley) 박사는 “지금도 탄소가 깊은 바다 속으로 계속 침전되고 있다”고 말했다.

플랑크톤이 죽으면 분해되고, 이 물질이 심해로 가라앉아 또 다른 탄소를 발생시킬 것이라는 것.

두 박사도 비슷한 문제점을 지적했다. 그는 “최후 최대 빙하기 때는 해류가 느리게 이동했다.

그러나 지구가 더워지면서 해류 순환 속도가 빨라졌으며, 이에 따른 탄소 배출량 역시 빠르게 늘어나 지구온난화를 가속화하고 있다”고 주장했다.

온난화가 이어지는 가운데 지구 온난화의 역사를 파악할 수 있는 귀중한 자료가 나왔다. 과학자들이 이에 근거해 미래 기후대책을 지혜롭게 수립해 나갈 수 있기를 기대한다.

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