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

기후에 영향을 미칠 수 있는 해저 화산 진동

과학자들은 바닷속 숨어있는 광범위한 화산을 대양저 산맥을 따라 일정한 느린 속도로 용암을 분출하는 지구상의 점잖은 거인으로 여긴다. 하지만 새로운 연구 결과에 따르면, 해저 화산이 일정한 주기를 따라 눈에 뜨게 갑작스러운 분출 현상을 보이고 있음이 밝혀졌다. 이러한 주기는 2주에서 100,000년까지 다양하며, 매년 첫 6개월 동안은 화산이 거의 분출만 하는 것으로 확인되었다. 지구 궤도의 장단기간의 변화와 해수면에 관련 있는 해저 화산의 진동은 자연적인 기후 변동을 촉발시키는데 기여하는 것으로 보인다. 과학자들은 이미, 화산 주기에 따라 기후에 영향을 줄 수 있는 거대한 규모의 이산화탄소가 배출되는 현상을 관찰해왔지만, 현재까지 해저 화산에서는 관련 증거를 수집하지 못했었다. 이번 발견을 통해, 인위적 기후 변화 확장에 의한 지구의 자연적 기후 동역학 모델이 조정될 필요성이 생겼다. 미국 컬럼비아대학교 연구진은 관련 연구 결과는 “Geophysical Research Letters” 최신호에 게재된다.

Maya Tolstoy 박사는 “사람들은 해저 화산이 정상상태로 유지되고 있다고 가정하였기 때문에, 그간 해저 화산의 영향력을 무시하고 있었다. 해저 화산은 매우 크거나 매우 작은 힘에 모두 반응하고 있었다”고 설명한다. Tolstoy 박사는 최근 “Science”에 게재된, 남극 지역 해저 화산활동의 장기 패턴을 관찰한 타 연구팀의 연구 결과 또한 자신의 연구 결과를 뒷받침하고 있다고 덧붙였다.

화산 활동이 활발한 대양저 산맥은 지구 해저를 약 37,000마일 거리로 교차하여 뻗어 있으며, 이는 마치 야구공의 바늘땀과 같은 형태이다. 대양저 산맥은 거대한 구조판 말단에서 성장하고 있으며, 용암이 분출함에 따라 지각의 약 80%를 구성하고 있는 해저의 새로운 영역을 형성한다. 이전까지는 해저 분출이 거의 일정한 속도로 발생한다고 보았지만, Tolstoy 박사팀은 현재의 대양저 산맥이 휴지기(languid phase) 상태임을 발견하였다. 이러한 상태임에도 불구하고, 해저 화산은, 육지 화산보다도 많은, 연간 8회 이상의 분출 활동을 보이고 있다. 해저 화산이 분출하는 이산화탄소 규모는, 현재 육지 화산과 거의 유사하거나 약간 작은 수준에 불과한 연간 8800만 톤이다.

일부 과학자들은 화산 활동이 Milankovitch 주기(지구의 태양 궤도, 경사, 축방향 형태가 반복적으로 변하는 현상으로 갑작스러운 온냉주기를 유발함)와 관련 한다고 보고 있다. 빙하기 또한 이러한 주기들에 의해 발생하였지만, 갑작스럽게 따뜻한 기후로 돌아선 이유는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 과학자들은 육지 상에 빙하가 형성되면서 화산이 압력을 받게 되고 분출 활동이 억압되었다고 보고 있다. 따라서 다시 기온이 올라가면서, 빙하가 녹고, 화산이 폭발적으로 분출하게 된 것이다. 화산 분출에 의한 CO2 분출은 온난화를 가속시켰으며, 지구가 재빠르게 온난기로 접어드는 효과가 유발되었다. 지구가 빙하기에 접어들어 해수면이 100m 가량 감소했다면, 바닷속 화산은 육지의 화산과는 반대의 활동을 보일 것이다. 해수압이 낮아지면서 바닷속 화산의 분출 활동이 자유로워지게 되는 것이다. 그렇다면, 이러한 해저 화산의 CO2 배출이 결국 육지의 해빙을 시발점이 아닐까?

해저 분출은 관찰이 거의 불가능하기 때문에, 이러한 물음은 아직 미스터리로 남아있다. 하지만, Tolstoy 박사팀은 민감도를 높인 새로운 진도계 장치를 이용하여 해저 분출 장소 10곳을 근접하여 모니터링하는데 성공하였다. 또한 과거 용암류의 윤각을 보여주는 고화잘의 지도를 새롭게 제작하였다. 연구진은 태평양, 대서양, 북극해 해저 산맥에서 수집한 25년간의 진도 데이터를 분석하였으며, 지도를 통해 남태평양의 과거 활동도 볼 수 있게 되었다.

700,000여 년간의 장기간 화산분출 데이터를 통해, 빙하기 동안 해저 화산 활동이 활발히 이루어졌고 수많은 언덕이 생성되었음을 알 수 있다. 현재와 유사한 수준까지 지구 기온이 점점 상승하면서, 용암 분출 및 해저 지형의 변화 속도도 느려지게 되었다. Tolstoy 박사팀은 이러한 현상이 해수면의 변화뿐 아니라 지구 궤도의 변화와도 밀접하게 관련되어 있다고 보았다. 연구팀은 단기간의 데이터에서도 중력의 영향을 받는 화산활동을 확인할 수 있다고 말한다. 현대의 해저 화산 분출 활동은 1월과 6월 사이에 발생하는데, 1월은 지구가 태양에서 가장 가까운 달이며, 6월은 그 반대인 달이다. 연구팀은 “해저 화산활동 모니터링을 통해, 지구 궤도 변화에 따른 태양의 압착 효과(squeezing effect)와 지구의 기후 변동 간의 관련성을 보여주는 매우 중요한 연구 결과이다. 지구의 수십, 수천 년 사이의 주기 동안 일어나는 기후 변동의 정량/정성 분석을 하는데 상당한 기여를 하게 될 것이다. 또한 지구와 물, 공기가 하나의 단일 시스템으로서 작용한다는 사실을 증명한 것”이라고 덧붙였다.

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