초대륙 이후, 1억년간 빙하기 온다

과학기술

초대륙 이후, 1억년간 빙하기 온다
초대륙 형태에 따라 지구 기후 극과 극

2020.12.16 10:30 이성규 객원기자

오래전에 지구의 모든 대륙은 판게아라고 불리는 하나의 거대 초대륙으로 합쳐져 있었다. 판게아는 약 2억 년 전에 분해되었지만, 언젠가는 재결합해 다시 초대륙을 형성하게 될 것이다. 지난 30억 년 동안 지구의 대륙들은 이처럼 합쳐졌다가 흩어지기를 계속 반복해왔기 때문이다.

그런데 지난 8일 온라인으로 개최된 미국 지구물리학회(AGU) 연례회의에서 발표된 새로운 연구에 의하면, 미래에 형성되는 초대륙은 지구의 기후를 크게 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터의 물리학자 마이클 베이 박사가 주도한 이 연구는 미래 초대륙의 기후를 최초로 모델링한 것이다.

새로운 연구에 의하면, 미래에 형성되는 초대륙은 지구의 기후를 크게 변화시키는 것으로 밝혀졌다. ©게티이미지뱅크

과학자들은 미래의 초대륙이 어떤 형태로 어디에 위치하게 될 지 아직까지 정확하게 확신하지 못하고 있다. 하지만, 예상되는 두 가지 시나리오가 있으며 이는 ‘아마시아(Amasia)’와 ‘오리카(Aurica)’라는 초대륙의 등장이다.

아마시아는 약 2억 년 후 남극을 제외한 모든 대륙이 북극을 중심으로 함께 이동해 형성되는 초대륙 시나리오이며, 오리카는 약 2억 5000만 년 후 적도 주변에서 모든 대륙이 합쳐져 형성되는 초대륙 시나리오이다. 이처럼 미래에 형성될 초대륙이 기후나 해양 순환에 미치는 영향은 학계의 숙제였다.

미국 과학전문 매체 ‘라이브 사이언스’에 의하면, 연구진은 이 두 가지 시나리오를 바탕으로 3D 지구 기후 모델을 사용하여 초대륙의 지형이 지구 기후에 미치는 영향을 시뮬레이션했다. 그 결과 연구진은 아마시아와 오리카의 지형이 지구 기후에 미치는 영향이 매우 다르다는 사실을 발견했다.

북극을 중심으로 형성되는 초대륙 아마시아

적도에 형성되는 초대륙 오리카의 경우 더 강한 햇빛을 흡수함에 따라 지구 평균 기온이 3℃ 정도 더 따뜻해지는 것으로 나타났다. 지구의 대기에서 우주로 열을 반사할 극지방의 만년설이 없어지기 때문이다. 하지만 오리카 대륙의 내륙은 상당히 건조할 것으로 밝혀졌다.

이에 비해 북극을 중심으로 형성되는 초대륙 아마시아는 산악 지형이 많아 지구 평균 기온이 4℃ 정도 낮아지는 것으로 드러났다. 그 이유는 얼음과 눈으로 뒤덮여 있을 때 지표면에서 반사되는 태양에너지의 양인 알베도(Albedo)가 높아지기 때문이다.

마이클 베이 박사는 “지구 북극의 고위도 지역에 있는 눈과 얼음은 사계절 내내 육지를 영구동토로 만들므로 지구 표면 온도를 더 낮게 떨어뜨리는 경향이 있다”고 말했다.

오리카(왼쪽)와 아마시아(오른쪽)가 형성될 경우 겨울 및 여름철에 눈과 얼음이 분포하는 정도를 표시한 그림. ©M.J. Way et al. 2020

해양 순환의 변화도 아마시아의 온도를 떨어뜨리는 데 일조하는 것으로 밝혀졌다. 현재의 해양 순환은 그린란드와 베링해협을 통과하면서 멀리 북쪽 지역까지 따뜻한 공기를 전달한다. 하지만 아마시아가 형성되면 그 경로가 차단되면서 낮은 위도와 남쪽 지방의 따뜻한 바닷물을 북쪽으로 운반하지 못하게 된다는 것.

추운 기온 외에도 아마시아 대륙에서는 만년설에 물이 더 많이 갇힘으로써 해수면이 낮아지게 된다. 또한, 눈이 많이 내리는 조건은 농작물을 재배할 수 있는 땅이 줄어든다는 사실을 의미한다.

한편, 초대륙의 형성이라는 요인 외에도 다른 변수에 의해 미래 지구가 어떻게 변화하는지가 이번 연구에서 드러났다. 우선 지구의 자전 속도가 느려지고 있다는 점이다. 따라서 약 2억 5000만 년 후에는 낮의 길이가 30분 정도 증가하게 된다.

외계 행성 연구에도 활용 가능해

또한 시간이 지남에 따라 태양이 점차 밝아지고 있으므로 그때쯤이면 태양광도 역시 약간 증가하게 된다. 따라서 지구에 들어오는 우주 방사능의 양 역시 늘어난다. 연구진은 이 같은 요소들을 모두 감안해 초대륙 형성 시의 미래 지구 기후를 예측했다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 외계 행성의 생명체를 찾는 연구에도 활용될 수 있다는 점에서 주목을 끈다. 천문학자들이 생명체가 거주할 수 있는 외계행성을 찾을 때 중요하게 여기는 요인 중 하나는 액체 상태의 물이 행성 표면에 존재하느냐의 여부다.

때문에 생명체 존재 가능성이 높은 외계행성을 찾을 때 그들은 바다로 완전히 뒤덮여 있거나 그 밖의 지형이 지구와 비슷한 행성을 시뮬레이션하는 경향이 있다. 하지만 새로운 연구는 외계행성의 기온이 생명체가 거주 가능할지를 추정할 때 땅덩어리의 배치를 고려하는 것도 매우 중요하다는 사실을 알려주고 있다.

지구에 찾아온 가장 최근의 빙하 시대는 수만년 동안 지속되었다. 그런데 아마시아라는 초대륙이 탄생하면 그보다 훨씬 더 긴 빙하 시대가 이어질 수 있다는 사실도 밝혀졌다. 연구진은 그 기간이 약 1억년에서 1억5000만년 정도 될 것이라고 추정했다.

이처럼 빙하기가 오래 지속되면 생물다양성이 사라지게 될 것이 명확하다. 하지만 이전의 빙하기처럼 극도로 추운 환경에서 생존할 수 있는 새로운 생물 종들이 출현할 수도 있다. 이에 대해 마이클 베이 박사는 “진화에 충분한 시간이 주어지면 생물들은 생태학적 틈새를 어떤 식으로든 채울 수 있는 방법을 발견하게 될 것”이라고 말했다.

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