<사진. 서부 남극의 스웨이트 빙하
출처. KISTI미리안>

지열로 융해되는 주요 서부 남극 빙하

서부 남극 빙상의 거대하고 급속하게 변화되는 분출 빙하인 스웨이트 빙하(Thwaites Glacier)가 해양에 의한 부식뿐 아니라 지열(geothermal heat)에 의해 아래부터 융해되고 있다고 미국 텍사스 대학 오스틴 캠퍼스(UTIG; University of Texas at Austin) 산하 지구물리학 연구소(Institute for Geophysics) 소속의 연구진은 밝혔다. 관련 연구는 미국 국립과학원회보(PNAS; Proceedings of the National Academy of Sciences)에 보고됐다. 연구 결과는 이전에는 정확한 정보를 얻을 수 없었던 서부 남극 빙상 아래의 조건에 대한 이해를 상당히 변화시켰다.

스웨이트 빙하가 붕괴되고 있다는 사실이 다른 연구진에 의해 규명된 최근 몇 주 동안 상당한 관심이 스웨이트 빙하에 집중됐다. 그러나 더 많은 자료와 컴퓨터 모델링은 붕괴가 언제 본격적으로 시작될 것인지를 결정하기 위하여 필요하다. 또 해수면 상승이 진행됨에 따라 해수면 상승 속도가 얼마나 빠른지를 결정할 때 자료와 모델링이 요구된다. UTIG 연구진에 의해 이루어진 새로운 관측은 빙상 모델링(ice sheet modeling)에 상당한 정보를 제공할 것이다.

물이 빙상 아래에서 어떻게 흐르는지에 관한 지도를 구축하기 위하여 레이더 기술을 이용하여, UTIG 연구진은 빙하가 녹는 속도를 추정할 수 있으며, 따라서 스웨이트 빙하 아래 상당한 지열 공급원을 규명할 수 있었다. 연구진은 이러한 지열 공급원이 폭넓은 지역에 걸쳐 분포되어 있으며, 이전에 가정했던 것 보다 훨씬 더 뜨겁다는 사실을 발견했다.

지열은 빙하의 아랫면이 녹는 데 상당하게 기여하고, 빙상을 미끄러지게 하여 빙상의 안정성에 영향을 끼치고 미래 해수면 상승에 기여하는 핵심적인 요인이 될 것이다.

빙하 아래 열의 다양한 분포 원인은 마그마(magma)의 이동으로 생각되고, 서부 남극 빙상 아래 지구 지각의 균열로부터 일어나는 화산 활동(volcanic activity)과 관련이 있는 것으로 추정된다. 스웨이트 빙하 아래 열 분포에 대한 지식은 빙상 모델가들이 온난한 해양에 대하여 빙하가 반응하는 방식을 보다 더 정확하게 예측할 수 있게 해준다. 현재까지, 과학자들은 빙하 아래 흐르는 열의 강도 또는 위치를 측정할 수 없었다. 현재 빙상 모델은 빙하 아래 열의 흐름이 균일하다고 가정하고 있다.

이 논문의 주저자인 Dusty Schroeder와 그의 동료 연구진이 규명한 연구 결과는 빙하가 다른 위치 및 다른 수준에서 열을 추진하는 버너를 가진 다중 버너 스토브의 윗면처럼 어떤 것 위에 자리 잡고 있다는 것을 보여주었다. "이것은 당신이 상상할 수 있는 가장 복잡한 지열 환경"이라고 공동 저자이며, UTIG 소속 선임 연구 과학자인 Don Blankenship은 밝혔다.

스웨이트 빙하에 대한 지식을 수집하는 것은 서부 남극 빙상에 어떤 일이 일어날 것인가를 이해하기 위하여 중요하다. 아문센 해 만(Amundsen Sea Embayment)에서 플로리다 주 크기의 분출 빙하(outlet glacier)는 두께가 4,000미터에 이르고 전 세계 해수면 상승(global sea level rise)을 예측하는데 핵심적인 의문으로 간주되고 있다.

빙하는 온난한 해양에 직면하여 축소되고 있으며, 빙하내부가 해수면 아래 2 킬로미터 이상 위치해 있는 반면, 빙하의 하부가 아주 얇기 때문에, 불안정한 것으로 여겨지고 있다. 빙하의 내부가 해수면 아래 깊은 곳에 위치해 있는 서부 남극 빙상의 광대한 부분과 연결되어 있기 때문에, 빙하는 대다수 서부 남극의 가능한 해수면 기여와 관련이 있는 관문으로 간주되고 있다. 스웨이트 빙하의 붕괴는 서부 남극 빙상 전체의 2배 이상이 될 가능성을 가지고 1-2 미터 사이의 전 세계 해수면 상승의 원인이 될 수 있다.

UTIG 연구진은 이전에는 스웨이트 빙하 아래 빙하 두 개의 광대한 상호 작용하는 빙하 아래 수계(subglacial water system)를 형상화하기 위하여, 얼음을 침투하는 항공 레이저 수직 탐사 자료를 사용했다. 수계에 대한 초기 연구에서 얻은 결과는 열 흐름의 위치와 수준을 결정하기 위하여 빙하 아래 물의 분포를 사용한 새로운 연구의 기초를 형성했다. 각 사례에서 Schroeder는 UTIG에서 개발된 레이더로 수집한 자료의 정보를 이끌어내기 위하여 개발된 기술을 적용했다.

연구 결과에 따르면, 스웨이트 빙하 아래 최소 평균 지열 흐름은 약 100 mW/m2(milliwatts per square meter)로 200 mW/m2 이상의 지열 흐름을 가지는 핫스팟을 보유하고 있었다. 비교하자면, 지구 대륙의 평균 열 흐름은 65 mW/m2 미만이다.

물과 열의 존재는 과학자들에게 상당한 도전 과제를 의미한다. 다양한 빙하 밑 지열 흐름과 빙하 아래 수계의 조합이 이전에는 상상하지 못했던 방식으로 스웨이트 빙하의 안전성을 위협할 수 있다고 Schroeder는 밝혔다.

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