<사진. 윌크스랜드 주변의 지형과 사이트 U1361의 굴삭지점
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

지구의 궤도변화가 태고의 남극에 어떤 영향을 미쳤는가

- 선신대(Pliocene)~전기 갱신대(Pleistocene)에 동남극 빙상량의 변동으로부터

독립행정법인 해양연구개발기구 생물지구화학연구분야 연구팀은 통합국제심해굴삭계획(IODP) 제318차 굴삭항해에서 남극대륙 윌크스랜드(Wilkes Land) 연안에서 굴삭된 해저 코어의 해석을 실시하였다. 그 결과 350만 년 전을 경계로 동남극의 빙상량의 변동 패턴이 변화하고 있다는 것을 발견하였다.

연구팀은 남극 주변의 해역 퇴적물에 포함된 쇄설물에 주목하였다. 빙상이 흐를 때 빙상의 저면이 기반암과 마찰됨으로써 다량의 쇄설물이 생성된다. 빙상의 일부가 해빙이 되어 해양에 운반되고, 용해되어 쇄설물이 퇴적된다. 이 쇄설물을 ice-rafted debris라고 한다. 어느 지점의 해저 코어 중에 포함된 이 쇄설물의 퇴적속도를 조사하면, 과거 해빙의 양을 알 수 있다.

이 생각에 기초하여 연구팀은 통합국제심해굴삭계획(IODP) 제318차 항해에서 윌크스 해붕의 인근 대륙 융기부(사이트 U1361, 수심 약 3,000m)에서 굴삭 회수된 430~220만 년 전의 지질기록을 포함한 해저 코어로부터 이 쇄설물의 퇴적속도를 조사하였다.

윌크스 해붕은 동남극 빙상이 바다로 나온 장소이며, 해양의 변동에 대해 동남극 빙상이 민감하게 변동하고 있다고 생각되는 장소이다. 해석결과, 그 때 시계열 변화에 몇 가지 중요한 주기가 나타났다. 350만 년 전보다 오래된 시대에는 퇴적속도가 4만 년 주기가 초월되었지만, 350만 년 전 이후는 4만 년 주기가 불명확하게 되고, 대신 10만 년 주기 및 2만 년 주기가 명확하게 되었다. 이것은 350만 년 전 이전에는 지축빈도의 변동이 기후 사이클에 큰 영향을 미친 것에 비해 350만 년 전 이후는 세차운동이 기후 사이클에 크게 영향을 미친 것을 나타낸다.

이러한 결과는 350만 년 전보다 전의 온화한 기후 시대에는 지축빈도의 변동에 의한 연평균 일사량의 변화가 남극 빙상량의 변동에 크게 영향을 미쳤다는 것을 나타내었다. 이 연평균 일사량의 변화는 세차운동이 제어하는 하계 일사량의 변화보다 뚜렷하게 나타난다.

일반적으로 하계의 일사량은 빙상의 융해에 직접적으로 영향을 미친다. 한편, 연평균 일사량은 열용량이 큰 해수온에 큰 영향을 미친다. 따라서 기온보다 해수온의 변동이 동남극 빙상의 성장 및 쇠퇴에 크게 영향을 미쳤다는 것을 알았다. 350만 년 전 이전에는 현재보다도 남극 주변의 해수온이 높았기 때문에 해수온의 영향이 현재보다 훨씬 강했다고 생각된다.

이것에 비해 350만 년 전 보다 현재에 가까운 시대가 되면 세차운동과 관련된 빙상량의 변화가 보다 명료하게 된다. 이것은 빙상량의 변동이 하계의 일사량 변화에 영향을 받을 수 있게 된 것을 의미한다. 연구팀은 해저 코어 중의 쇄설물의 기록으로부터 해빙이 일 년 내내 발달함으로써 해수온의 변화가 직접 동남극 빙상에 영향을 미치기 어렵게 된 것이 원인이라고 추측한다. 이것은 이러한 조건에 되면 해수온이 아니라 빙상의 융해에 직접 작용하는 하계의 일사량 변동이 빙상량의 변동에 크게 영향을 주기 때문이다.

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