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

기후변화를 가속화하는 영구동토층 해빙

최근 플로리다 주립대학교(Florida State University) 과학자들이 발표한 연구에 따르면, 수만 년 동안 영구동토층에 냉동된 탄소는 북극 지역이 온난해지면서 방출되고 있으며 이 때문에 지구 기후변화가 더욱 강화된다고 한다.

이 대학교 해양학 조교수인 로버트 스펜서(Robert Spencer)는 지구물리학 리서치 레터스(Geophysical Research Letters)를 통해 미생물로 불리는 단세포 유기물이 해빙 영구동토층 토양에서 배출되는 고대 탄소를 빠르게 게걸스럽게 먹고 대기 중에 이산화탄소로 배출한다고 밝혔다. 물론 증대된 이산화탄소는 지구 온난화를 일으키고 해빙을 가속화시킨다.

스펜서 교수는 “거대한 탄소 냉동 창고가 녹을 때 큰 의문이 생긴다”면서 “주요 질문은 녹는 시기와 어떤 현상이 발생하는가”라고 전했다. 이어 그는 “우리의 연구는 이 고대 탄소가 미생물에 의해 급속하게 이용되고 대기로 이동하는 것을 보여주며, 더욱 온난화해 되고 더욱 해빙하는 것을 보여준다”고 말하고 “통제불가한 상황이 되고 있다”고 덧붙였다.

스펜서 교수와 연구팀은 몇 년 전 영구동토층이 녹으면서 어떤 현상이 탄소에 발생하는지에 대한 이슈를 최초로 고찰하기 시작했다. 그 결과 과학 문헌에는 큰 차이가 있었는데 과학자들은 영구동토층이 녹아 오랫동안 보존된 탄소가 배출됐음을 발견했기 때문이다. 그러나 수생 과학자들은 북극해에 이르는 주요 강 어구에서 고대 탄소의 증거를 발견하지 못했다.

간단한 답은 탄소가 먹이로 되는 것이다. 한편 더 복잡한 답은 흥미를 주는데 그것은 가장 작은 살아있는 유기물이 어떻게 행성(지구)에 거대한 영향을 미칠 수 있는지이다. 단세포 생물인 미생물은 너무 작아 육안으로 볼 수 없지만 지구의 가장 오래된 생명체 형태이며 탄소는 이들의 풍부한 먹이 공급원이다.

과학자들은 주요 북극 강의 어귀에서 탄소를 발견하지 못했는데 그 이유는 탄소가 소비돼 대기로 배출됐기 때문이다. 스펜서 교수는 “이 물질(탄소)은 미생물의 먹이로 되기에 매우 매력적”이라고 말하면서 “영구동토층이 녹으면서 미생물은 기후변화에 명백히 영향을 미치는 탄소를 이용할 것”이라고 밝혔다.

스펜서 교수는 2012~2014년 동안 연구를 하면서 시베리아 영구동토층에서 3개월 이상 지내면서 이번 연구를 지도했다. 그 지역의 영구 동토층은 극도로 깊어 일부 장소는 100피트 이상이며 수 만년 동안 냉동된 상태로 있다.

시베리아 지역의 19개 사이트에서 스펜서 교수와 그의 동료들은 수 백 개의 물 샘플을 수집해 탄소가 부족한 미생물 조각들이 무엇을 먹이 원천으로 이용하는지(영구동토층에 생성된 고대 탄소 또는 새로운 원천인가)를 결정하기 위해 실험을 수행했다.

스펜서 교수는 과학자들이 실시간으로 그 프로세스를 포착하는 것은 특별히 어렵다는 것을 인정했다. 그러나 미생물들이 탄소를 섭취하기 전 영구동토층에 투입된 탄소량을 정량할 수 있다면, 미래에는 그의 팀들이 영구동토층의 해빙에 의해 좌우되는 작은 시내를 관찰할 수 있을 것이라고 전했다.

국립과학재단이 스펜서 교수의 연구를 후원했으며, 다른 참여 연구진은 영국 노섬브리아 대학교(Northumbria University)와 독일 올덴버그 대학교(University of Oldenburg), 스위스 연방공과대학교(ETH Zurich), 우즈홀 연구센터(Woods Hole Research Center), 러시아 과학아카데미(Russian Academy of Science), 조지아대학교(University of Georgia) 등이다.

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