남극 빙하 아래 호수는 생각보다 고요하지 않다?

 (Ellsworth Mountains, on transit to Subglacial Lake Ellsworth, December 2012. Credit: Peter Bucktrout, British Antarctic Survey)

 과학자들은 남극의 두꺼운 빙하 아래에서 지금까지 400여개에 달하는 빙하 아래 호수 ('subglacial' lakes)를 발견했습니다. 그리고 수 km의 두께의 빙하에 구멍을 뚫어 몇 개의 호수에서 샘플을 채취했습니다. 그 결과 과학자들은 아마도 수백만년 동안 외부와 격리된 호수 내부에도 미생물들이 존재한다는 사실을 확인했습니다. 이 호수가 지열과 높은 압력, 마찰열에 의해 외부와 완전히 단절된 상태에서 생성되었다는 것을 생각하면 놀라운 일이지만, 깊은 지층에서도 미생물이 발견된다는 점을 생각하면 당연한 일이기도 합니다. 

 

 리옹 대학의 루이스 쿠스톤 박사(Dr. Louis Couston, from the University of Lyon and the British Antarctic Survey)가 이끄는 연구팀은 이 빙하 아래 호수의 환경을 조사했습니다. 연구팀은 빙하 아래 호수가 매우 정적인 상태를 유지하고 있을 것으로 예상했습니다. 일반적인 호수는 강물이나 대류, 바람 등 여러 가지 요인에 의해 계속해서 물이 순환하고 이 과정에서 미생물이 더 잘 번식할 수 있습니다. 하지만 고립된 장소에서 오랜 세월 갖혀 있는 물에는 이런 과정이 없었을 것으로 예상했습니다. 

 연구팀은 빙하 아래 호수와 그 밑에 있는 침전층의 샘플을 구해 분석했습니다. 예상대로 생명체는 호수 밑 침전층에 가장 많았습니다. 여기서 많은 미생물들이 광합성 대신 화학 물질과 미네라를 이용해 대사를 하면서 에너지를 얻고 있었던 것입니다. 하지만 연구팀은 예상보다 호수 내부에 물질 순환이 잘 이뤄지고 있다는 사실도 확인했습니다. 호수와 침전물을 확인한 결과 물질 순환의 증거를 발견한 것입니다. 

 수km 아래 고립된 호수의 물을 순환시킨 것은 지열이었습니다. 땅속 깊은 곳에서 나오는 미약한 열에너지 때문에 호수 아래 바닥은 주변 얼음과 별 온도 차이가 없는 호수 위보다 높습니다. 결국 온도가 상승한 호수 밑바닥 물이 상승하고 차가운 물이 아래로 내려오면서 대류가 발생합니다. 연구팀의 계산에 따르면 이 대류에 의해 호수 아래 침전된 작은 입자들이 움직여 더 많은 산소와 물이 침전층 아래로 전달됩니다. 결국 더 많은 미생물이 증식할 수 있는 셈입니다. 

 작은 빙하 아래 호수에서도 이런 메카니즘이 존재한다면 유로파나 엔셀라두스의 바다 아래는 생각보다 더 역동적인 환경일지도 모릅니다. 이를 확인하기 위해서 결국 언젠가 이 얼음 위성들의 바다를 탐사할 필요가 있습니다. 

 참고 

"Dynamic flows create potentially habitable conditions in Antarctic subglacial lakes" Science Advances (2021). advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.abc3972

https://phys.org/news/2021-02-lakes-isolated-beneath-antarctic-ice.html