지난 300만 년 동안 빙하기 주기 변화 등 주요 기후 전환에 이산화탄소(CO₂) 등 대기 중 온실가스보다 해양 온도 변화가 더 큰 영향을 미쳤을 가능성이 크다는 연구 결과가 나왔다.

미국 우즈 홀 해양연구소(WHOI) 새러 섀클턴 박사와 오리건주립대 줄리아 마크스-피터슨 연구원(박사과정) 연구팀은 19일 과학 저널 네이처(Nature)에 발표한 두 편의 논문에서 남극 앨런 힐스 지역에서 채취한 빙핵을 분석, 300만년 간의 온실가스 농도와 해양 온도를 복원해 이런 사실을 확인했다고 밝혔다.

연구팀은 300만년간 지구 기후가 냉각되는 과정에서 온실가스 농도는 미미하게 감소한 것으로 나타났다면서 이 연구는 빙핵 기록의 시간 범위를 300만년 전까지 확장, 수백만년에 걸친 기후 진화를 이해하는 데 중요한 통찰을 준다고 말했다.

100여년 전 알래스카와 그린란드에서 발견된 온대·아열대림 화석과 미국 조지아에서 버지니아에 이르는 지역에서 발견된 해변 유적 등은 300만년 전 지구는 훨씬 따뜻했고 해수면도 훨씬 높았다는 사실을 보여준다.

300만 년 동안 지구 기후는 점차 냉각되고 빙하기 주기가 증가했으며 두 번의 큰 전환을 겪었다. 260만 년 전 북반구와 고위도 지역에 빙상이 형성됐고 4만 년 주기의 빙하기 순환이 나타났으며, 120만 년 전에는 이 주기가 약 10만 년으로 증가해 빙상이 더 크게 성장했다.

연구팀은 그러나 300만년 전 지구 온난화와 이후 냉각 현상, 빙하기 주기 변화를 일으킨 원인은 미스터리로 남아 있다며 이는 지구 기온과 열을 가두는 온실가스 농도를 정확히 재구성하는 것이 어렵기 때문이라고 지적했다.

이들은 남극 빙상 가장자리에 있는 앨런 힐스 블루 아이스 지역의 수백만 년 된 빙하에서 빙핵을 채취, 그속의 이산화탄소와 메탄가스의 농도를 측정하고, 녹는 온도가 다른 불활성 기체 크세논(Xe)과 크립톤(Kr)을 이용해 해양 온도 변화를 재구성했다.

분석 결과 대기 중 이산화탄소 농도는 290만~120만 년 전 사이에 약 20ppm 감소했고, 120만~80만년 전에는 큰 변화 없이 안정적으로 유지됐다. 이 기간 메탄 농도는 뚜렷한 변화가 없었다.

연구팀은 이 결과는 260만 년 전 북반구 빙상 형성과 120만 년 전 빙하기 주기 변화 등 두 차례의 주요 기후 전환이 온실가스 변화만으로 설명되기 어렵다는 점을 시사한다고 밝혔다.

반면 해양 평균 온도는 300만년 동안 2~2.5℃가 하락해 기후 변화와 뚜렷한 연관성을 보였다.

크세논과 크립톤 농도를 이용해 평균 해양 온도를 재구성한 결과, 300만~200만년 사이 약 1℃ 감소했고, 270만년 전에는 뚜렷한 냉각이 나타난 것으로 확인됐다. 또 120만~80만 년 전 '중기 플라이스토세 전환기' 동안에는 해양 온도가 비교적 안정적으로 유지된 것으로 나타났다.

영국 케임브리지대 에릭 울프 교수는 두 논문에 대한 논평(News & Views)에서 "이산화탄소 변화가 매우 작았다는 점은 빙상 변화가 CO₂에 극도로 민감하거나 아니면 기후 전환의 원인이 다른 곳에 있음을 시사한다"고 말했다.

다만 "분석된 빙핵 기록은 층서가 뒤섞인 형태여서 개별 빙하기 주기의 정밀 복원이 어렵고 빙핵 형성 과정에서 간빙기에 눈이 더 많이 쌓여 자료가 일부 편향됐을 수 있다"며 "연속적인 빙핵 기록이 확보되면 기후 전환 원인을 더 명확히 규명할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

◆ 출처 : Nature

Julia Marks-Peterson et al., 'Broadly stable atmospheric CO2 and CH4 levels over the past 3 million years', https://www.nature.com/articles/s41586-025-10032-y

Sarah Shackleton et al., 'Global ocean heat content over the past 3 million years', https://www.nature.com/articles/s41586-026-10116-3