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2016년 10월 14일 금요일

2300만년 전 남극 빙상의 후퇴와 이산화탄소 관계를 확인하다



(Fossilized leaves hold evidence of a sharp increase in carbon dioxide levels as the Antarctic ice sheet began to shrink 23 million years ago, a new study finds. This magnified image of a fossilized Litsea calicarioides leaf clearly shows the stomata, through which leaves take in CO2 and release oxygen. Credit: Tammo Reichgelt/Lamont-Doherty Earth Observatory)


 지구의 기온은 오랜 역사를 거치면서 다양하게 변해왔습니다. 지구 평균 기온은 여러 가지 요소에 의해 영향을 받는데, 그 가운데 이산화탄소의 역할이 매우 중요합니다. 온실 가스로의 역할은 수증기에 이어 두 번째지만, 수증기가 온도에 따라 2차적으로 변하는 반면 이산화탄소는 1차적인 온도 변화를 주도할 수 있기 때문입니다. 


 2,300만년 전에도 지구 기온이 급격히 상승한 시기가 있었는데, 대략 10만년에 해당하는 기간동안 현재 남극 빙상의 크기의 125%에 달했던 남극 빙상이 50% 수준으로 감소하는 사건이 있었습니다. 이 시기에도 이산화탄소 농도가 크게 증가한 것으로 보이는데, 남극 빙상과 크기 상관 관계는 아직 잘 알려지지 않았습니다. 


 컬럼비아 대학의 탐모 레흐겔트(Tammo Reichgelt)와 그의 동료들은 뉴질랜드의 지층에서 발견된 나뭇잎 화석의 연대를 측정해서 당시 이산화탄소 농도의 변화를 추정했습니다. 위의 사진에서 보듯이 나뭇잎에는 기공(stomata, 수증기와 공기가 통과하는 구멍)이 존재하는데, 이 기공의 숫자는 이산화탄소의 농도와 비례한다는 것이 잘 알려져 있습니다. 


 연구팀은 지층에서 발견된 나뭇잎 화석에서 기공의 수의 변화를 관측했습니다. 잘 보존된 나뭇잎 화석 (사진)은 기공의 미세 구조가 남아있어 당시 이산화탄소 농도를 추정할 수 있는 근거 자료가 됩니다.


 연구팀에 의하면 당시 이산화탄소 농도는 지금보다 훨씬 높은 500ppm에서 2만년 동안 750~1550ppm 수준까지 뛰어 올랐던 것 같습니다. 이후 농도가 다시 425ppm 수준으로 감소한 것으로 보입니다. 


 당시의 이산화탄소 농도 증가는 현재와 비교하면 거북이처럼 느린 속도로 증가한 셈이지만, 기후에 오랜 기간에 걸쳐 아주 큰 영향을 미쳤습니다. 심지어 남극 빙상이 다시 회복된 것은 온실 가스가 정상 수준으로 낮아진 후 상당 시간이 지난 이후였다고 합니다. 이를 감안하면 현재의 이산화탄소 농도 증가와 온난화는 오랜 시간에 걸쳐 영향을 주게 될 것으로 예상됩니다. 


 한편 당시 이산화탄소 농도가 급격히 증가한 이유에 대해서는 아직 잘 모르지만, 연구팀은 남반구의 바다에서 유기물이 분해되면서 농도가 크게 증가한 것이 아닌가 생각하고 있습니다. 다만 이 부분은 더 연구가 필요합니다. 


 현재 이산화탄소 농도가 증가하는 것은 의심의 여지없이 우리 때문입니다. 과거에 대한 연구는 지금 빨리 손을 쓰지 않으면 상당히 오랜 세월에 걸쳐 그 여파가 남게 될 것이라는 점을 상기시키고 있습니다. 


 참고 


Tammo Reichgelt et al, Abrupt plant physiological changes in southern New Zealand at the termination of the Mi-1 event reflect shifts in hydroclimate and pCO2, Earth and Planetary Science Letters (2016). DOI: 10.1016/j.epsl.2016.09.026 

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