<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

북극해에서 발견된 새로운 메탄 발생원

미국 뉴햄프셔대학교 연구진은 북극해 가스하이드레이트를 위한 새로운 메탄 발생원을 규명하는데 성공하였다. 가스하이드레이트는 얼음과 같은 물질로 얼음물의 결정 구조 내 메탄이 갇혀있는 퇴적물을 의미한다. 이전까지 발견되지 않은 무생체적 메탄의 안정적인 저장소를 규명한 이번 연구 결과는 “Geology” 최신호에 게재된다. 무생체적 메탄은 탄소 분해를 통해 생성된 경우가 아니며, 대기로부터 갇혀있는 상태이다.

Joel Johnson 교수는 “해령(mid-ocean ridge)에서 발생한 메탄이 안정한 심해 가스 하이드레이트 상태로 갇혀있는 장소 사례를 발견하였다. 이는 해저로부터 배출되는 경우를 차단한다”고 설명한다. Johnson 교수는 해저 크러스트에서 발생한 무생체적 메탄 발생원을 정확히 짚은 발견이라고 덧붙이며, 북극해 가스 하이드레이트는 무생체적 가스의 중요한 부분으로 공급될 수 있음을 시사하였다.

이번 연구는 북극 심해 해령 구조에 초점을 맞췄으며, 북극 해령은 지구 상 초저속 확산 해령 구역으로 불리는 2개 중 하나이다. 과학자들은 사문석화 작용(serpentinization)으로 불리는 일련의 과정을 통해, 무생체적 메탄이 해령에서 발생함을 인지하고 있었다. 사문석화 작용은, 저속에서 초저속으로의 심해 해령 확산 동안에 노출된 뜨거운 맨틀에서 만들어진 암석과 바닷물의 반응을 포함한다.

Johnson 교수팀은 선박을 통해 빠르게 움직이는 해류에 의해 퇴적물이 이동하는 현상을 보이는 프램(Fram) 해협에 도달하였다. 해령을 덮는 퇴적물 이동과 같은 이러한 현상은 대부분의 심해 해령에서는 흔하지 않은 일이다. 연구진은 지진계 데이터를 이용하여, 해당 퇴적물 내에 존재하는 메탄 하이드레이트를 발견하였으며, 관련 연구진을 놀라게 만들었다. Johnson 교수는 “무생체적 메탄이 이토록 심해 해령 가까이에 있는 가스 하이드레이트를 공급할 수 있는지 없는지도 알지 못했다. 가스 하이드레이트가 안정적으로 존재하기에는 심해 해령 환경이 너무 뜨겁다고 여겼기 때문”이라고 설명하였다.

더군다나, 이번에 발견된 메탄 하이드레이트는 놀라울 정도로 안정적이었다. 연구진은 하이드레이트 구조가 오랫동안, 약 2백만 년 정도 유지되었음을 확인하였다. 이는 하이드레이트가 1500미터 이상의 매우 깊은 물 속에 존재하고 있었기 때문에, 해수면 변화 및 해양 온난화에 의한 잠재적 방출에 대해 메탄은 상대적으로 덜 취약할 수 있었다.

Johnson 교수는 “이번 연구 결과는 무생체적 메탄이 해저에서 배출(coming out)되는 대신 해저에 다다르는(coming up to), 즉 가스 하이드레이트가 갇혀있는 북극해의 영역이 있음을 보여준다. 이 자체로 수백 년간 안정적인 환경에서 존재한 채 발견된 것”이라고 강조하였다. 또한 기후 변화에 대한 우려에 대해서는, 이번에 발견된 영역이 따뜻해지고 있는 북극해 변화에 대부분 민감하게 반응하는 가스 하이드레이트 영역은 아니다라고 Johnson 교수는 덧붙였다.

이번 연구는 행성 간 공간이 아닌 지각에 초점을 맞춘 것이지만, 사문석화 작용에 의해 발생된 무생체적 메탄이 화성에서는 가스 하이드레이트의 형태로 존재할 수 있을 가능성을 내포하고 있다. 가스 하이드레이트는 잠재적 미래 연료로 그 중요성이 날로 커지고 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr