기본 콘텐츠로 건너뛰기

150 만년전의 얼음을 찾아서



 그린란드와 남극 대륙, 그리고 산악 빙하가 발달한 지역에서 과학자들은 지난 세기부터 꾸준히 빙핵 (Ice Core) 을 수집하고 있습니다. 당연히 깊이 있는 얼음일수록 과거의 얼음이고 여기에는 당시 기후를 알 수 있는 중요한 정보가 숨어 있기 때문입니다. 예를 들어 고대의 얼음 속에 갖힌 공기에서 당시의 이산화탄소 농도를 알 수 있고 이는 당시의 기후를 추정하는 중요한 자료가 됩니다.


 한마디로 빙핵은 과거 지구의 기후와 이벤트를 알 수 있게 해주는 자연이 만드는 기록물이라고 할 수 있습니다. 남극 처럼 수천 m 두께의 빙하가 발달한 곳에서는 40 만년 이상된 빙핵을 채취할 수 있습니다. 이를 통해 과학자들은 과거의 지구 기후를 간접적으로 알아 낼 수 있습니다. 일반적으로 빙핵은 빙하 깊숙히 파이프를 박아서 여기서 원통 모양의 얼음을 꺼내는 방식으로 채취합니다. 



(빙핵 샘플, 파이프 아래 있는 얼음 기둥이 빙핵.  photo by Lonnie Thompson, Byrd Polar Research Center, Ohio State University. Cropping by Audrius Meskauskas. PD-USGov-DOC-NOAA (Lonnie Thompson), PD (Audrius Meskauskas)  ) 


 일반적으로 두꺼운 빙하의 아래 있는 얼음은 무게에 의해 압축되기 때문에 아래로 내려갈 수록 빙핵의 나이는 기하 급수적으로 증가합니다. 예를 들어 유명한 보스토크 (Vostok) 기지의 빙핵의 경우 100 미터 깊이에서는 미터당 300 년 이면 1934 미터 깊이에서는 미터당 5000 년 정도로 압축됩니다. 각각의 빙핵을 검사하면 나이테 같은 것을 볼 수 있는데 이는 매년 같은 정도로 눈이 내리는 것이 아니라 주로 눈이 내리는 시기와 눈이 잘 내리지 않는 시기가 반복되면서 연령층 (annual layer) 을 만들기 때문입니다. 다만 이를 확인하기 힘든 경우도 있어 정확한 연령 추정이 어려운 경우도 종종 있다고 합니다.  



(19 cm 길이의 GISP2 ice core 로 1855 미터 깊이의 것. 각각의 화살표가 여름철에 형성된 연령층  "19 cm long section of GISP 2 ice core from 1855 m showing annual layer structure illuminated from below by a fiber optic source. Section contains 11 annual layers with summer layers (arrowed) sandwiched between darker winter layers."  public domain )   



(유명한 빙핵 채취 지역인 보스토크 기지 팀 사진. 1990 년에 찍은 사진이라 구소련 기가 보이는 점이 이색적. 과학자들이 들고 있는 것이 빙핵. Todd Sowers, LDEO, Columbia University, Palisades, New York) 



(보스토크 빙핵 데이터로 얻어진 온도 (파란색), CO2 (녹색), 먼지 (붉은색) 데이터로 지난 40 만년간의 지구 기후를 추정할 수 있음.  Graph of CO2 (Green graph), temperature (Blue graph), and dust concentration (Red graph) measured from the Vostok, Antarctica ice core as reported by Petit et al., 1999. Higher dust levels are believed to be caused by cold, dry periods. ) 


 스위스의 베른 대학 (University of Bern in Switzerland) 피셔 교수 (Hubertus Fischer, an experimental climate physics professor) 를 비롯한 연구팀은 십여년 간의 연구 끝에 Dome Concordia (Dome C)  라는 장소에서 무려 3.2 km 깊이의 빙핵을 드릴링 하는데 성공했습니다. 이들이 발견한 가장 오래된 빙핵은 무려 80 만년 전의 것으로 추정되고 있습니다. 이것 자체로 귀중한 자료긴 하지만 연구팀은 150 만년 된 더 오래된 빙핵을 찾고 있습니다.


 고기후학자들이 여기에 주목하는 것은 지금까지 자료가 다소 부족했던 홍적세 중기 (Mid Pleistocene) 의 90 만년에서 120 만년 사이의 공백을 채워줄 빙핵이 필요하기 때문입니다. 지금까지의 빙핵 연구는 이산화탄소 같은 온실 가스 변동이 지구 기후 변동과 같이 움직였다는 사실을 입증하고 있습니다. 이 역학 관계에 대해서 더 자세한 정보를 입수하기 위해서는 빙핵 자료가 큰 도움이 될 수 있습니다. 지구 기온은 항상 변화 해왔고 특히 최근에는 지구 온난화와 더불어 더 급격한 변화를 기록하고 있습니다. 앞으로 어떤 일이 닥칠지 예상하기 위해 과거의 데이터 분석은 반드시 필요합니다. 


 따라서 80 만년은 다소 아쉬운 결과이긴 하지만 아무튼 3.2 km 의 얼음을 남극 한복판에서 10 여년간 시추했다는 것 자체로 엄청난 집념의 연구라고 할 수 밖에 없어 보입니다. 역시 연구는 대충 편하게 해서는 성과가 나오지 않는 게 진리 같습니다. 



(주요 남극 빙핵 채취 장소. Dome C 에서 80 만년 전의 빙핵을 채취함 Antarctic locations (in bright blue) where 1.5 million years old ice could exist. The figure is modified from Van Liefferinge and Pattyn (Climate of the Past, 2013). (Credit: Van Liefferinge and Pattyn) ) 


 피셔 교수와 그의 연구팀, 그리고 다른 과학자들은 더 오래된 빙핵을 찾을 수 있다는 희망을 가지고 있습니다. 일반적으로 지면에 가까운 빙핵일 수록 결국 지구 내부에서 나오는 열인 지열에 의해 녹아 버리기 때문에 귀중한 데이터와 함께 사라져 버립니다. 여기에 빙하가 움직이는 것 역시 연령층 확인을 어렵게 만들 수 있습니다. 하지만 Dome C 근방 어딘가에 더 깊이 드릴을 뚫을 수 있는 장소가 있을 것으로 과학자들은 기대하고 있습니다. 아마도 2.4 - 3 km 깊이 어딘가에 이들이 진정 원하는 자료가 숨어 있을 것으로 추정됩니다.


 다른 건 몰라도 이런 연구를 할 수 있다는 것 만으로도 대단해 보입니다. 남극 한복판에서 오랬동안 얼음을 캐내기 위해 노력했던 과학자들이 없었다면 전세계의 수많은 기후 학자들이 미래 지구 기후를 예측하는데 많은 어려움을 겪었을 것 입니다. 미래의 지구 기후 변화를 예측하는 것이 단순히 과학적 주제가 아니라 우리 모두에게 매우 중요한 주제이기 때문에 이들에 노력에 감사와 존경을 표시하지 않을 수 없네요.  



 참고 




Journal Reference:
  1. H. Fischer, J. Severinghaus, E. Brook, E. Wolff, M. Albert, O. Alemany, R. Arthern, C. Bentley, D. Blankenship, J. Chappellaz, T. Creyts, D. Dahl-Jensen, M. Dinn, M. Frezzotti, S. Fujita, H. Gallee, R. Hindmarsh, D. Hudspeth, G. Jugie, K. Kawamura, V. Lipenkov, H. Miller, R. Mulvaney, F. Pattyn, C. Ritz, J. Schwander, D. Steinhage, T. van Ommen, F. Wilhelms. Where to find 1.5 million yr old ice for the IPICS "Oldest Ice" ice core. Climate of the Past Discussions, 2013; 9 (3): 2771 DOI: 10.5194/cpd-9-2771-2013

  

댓글

이 블로그의 인기 게시물

렘 수면이 식이 패턴에 영향을 준다?

  ( Using a techniqu e called optogenetics, the activity of cells in the brain can be specifically suppressed with light pulses. Credit: Pascal Gugler / Insel Gruppe )  수면 중 빠른 안구 운동이 발생하는 렘 (REM) 수면은 아직도 그 기능이 완전히 밝혀지지 않았지만, 수면에서 매우 중요한 부분이라는 사실은 확실합니다. 렘 수면은 꿈과 관련이 깊으며 전체 수면 시간이 부족하지 않더라도 렘 수면 시간이 짧으면 다음날 집중력이 떨어지고 많이 피곤하게 됩니다. 아마도 렘 수면 시간 동안 여러 가지 기능과 작업이 이뤄짐을 시사하는 결과입니다.   베른 대학교 ( University of Bern )의 과학자들은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해서 렘 수면이 식이 패턴에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구팀은 렘 수면이 외측 시상하부 ( lateral hypothalamus)에 영향을 주어 식욕을 조절할 수 있다는 증거를 발견했습니다. 외측 시상하부는 모든 포유류에서 볼 수 있는 시상하부의 작은 핵으로 식욕을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 과거 과학자들은 렘 수면 동안 외측 시상하부가 활성화되는 것을 확인했지만, 렘 수면이 실제 식욕을 조절하는지에 대해서는 알지 못했습니다. 렘 수면 동안 외측 시상하부만 차단할 방법이 없었기 때문입니다.   연구팀은 빛으로 살아있는 세포를 조절하는 기술인 광유전학 (optogenetic) 방식으로 렘 수면 중인 쥐의 외측 시상하부 활동을 차단했습니다. 그 결과 쥐의 식욕이 저하되는 것을 확인할 수 있었습니다. 불과 하루 간 차단만으로도 4일 정도 효과가 지속될 정도로 식욕에 대한 영향이 컸습니다. 이는 렘 수면이 식욕을 적절하게 유지하는 데 도움을 준다는 점을 시사합니다.   사실 최근에 다이어트에 대한 수요가 폭발해서 ...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

비타민 D - 우울증 예방 효과는 없다

   다른 비타민과 마찬가지로 비타민 D는 사람이 살아가는데 반드시 필요한 비타민입니다. 비타민 D가 부족한 경우 뼈에 심각한 문제가 생길 수 있습니다. 그런데 한 가지 더 흥미로운 사실은 여러 질병에서 비타민 D 부족이 관찰된다는 것입니다. 예를 들어 우울증의 경우에도 비타민 D 부족이 보고된 바 있습니다. 일부 연구자들은 햇빛을 받아 생성되는 비타민 D 부족이 계절성 우울증 장애 (seasonal affective disorder)의 원인일지 모른다고 생각해왔습니다.   하지만 하버드 의대와 메사추세스 종합 병원(MGH)의 연구팀은 비타민 D3 (cholecalciferol) 보충제를 사용한 대규모 임상 시험에서 비타민 D 복용이 우울증 예방에 특별한 효과가 없다는 사실을 확인했습니다. 이 연구는 종합 비타민제 혹은 단독으로 사용되는 비타민 D 보충제가 질병 예방에 효과가 있는지를 알아보기 위한 것으로 평균 67세의 건강한 성인 남녀 18,353명을 대상으로 진행되었습니다. 연구 참여자들은 두 그룹으로 나뉘어 콜레칼시페롤 (비타민 D3) 2000 IU 혹은 위약을 받아 5년간 복용했습니다. 우울증의 정도는 8-item Patient Health Questionnaire depression scale [PHQ-8]로 측정했습니다.   이 연구에서는 분명한 비타민 D 결핍증이 있는 경우는 제외했는데, 의학적으로 보충이 필요한 정도의 결핍이라면 치료를 하는 게 맞지 위약을 5년이나 주는 것은 윤리적으로 문제가 있기 때문입니다. 따라서 연구의 목표는 비타민이 부족하지 않은 건강한 사람에서 비타민 보충제가 혹시 우울증 예방에 효과가 있는지를 알아보려는 것입니다.   연구 결과 실험군과 대조군 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 없었습니다. 우울증 발생률은 두 그룹에서 별로 차이가 없었으며 연구 시작과 종료 시점에 그룹 내에서도 별 차이가 없었습니다. 따라서 비타민 D가 부족하지 않...