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남극 상공에 나타난 파란색 거대 구름 ?



 나사의 AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) 관측 위성은 이름처럼 중간권 (Mesosphere. 대략 고도 50 - 80 km 의 대기층) 의 현상을 관측하는 목적으로 발사된 위성입니다. 이 AIM 가 지난 2013 년 12월 남극 상공에서 지연적으로 만들어지는 거대한 파란 전등을 관측했다고 합니다. 나사에서는 Electric Blue Cloud 라고 소개했는데 사실 진짜 전기로 작동되는 전등은 물론 아니고 아주 밝은 파란색이란 의미에서 그렇게 사용한 것으로 보입니다. 이 밝은 푸른색의 구름의 정체는 야광운 (夜光雲,  Noctilucent clouds =  NLCs) 입니다.   



(AIM 이 관측한 남극 상공의 거대한 파란색 구름   "geophysical light bulb" turn on over Antarctica. Credit: NASA/AIM)



 (동영상) 



 야광운, 혹은 NLCs 는 지구 대기에서 가장 높은 지점에 형성되는 구름입니다. 그 높이는 76 - 85 km 에 달하기 때문에 국제 유인 우주 정거장 (ISS) 에서도 내려다보는 위치가 아니라 각도에 따라 비스듬히 바라볼 수 있는 구름입니다. 이 구름은 지구 대기로 들어오는 작은 운석들에 의해 씨앗이 뿌려진 후 미세 운석 파편이나 혹은 극도로 미세한 얼음에 의해 형성되는 것으로 보입니다. 위치가 워낙 높기 때문에 밤중에도 태양빛에 반사되어 아주 밝게 보여서 야광운이라고 불립니다. 특히 극지방에서 잘 볼 수 있습니다. 



(에스토니아에서 관측된 야광운. 클릭하면 원본.  Noctilucent clouds, Kuresoo bog, Soomaa National Park, Estonia.   http://en.wikipedia.org/wiki/File:Helkivad_%C3%B6%C3%B6pilved_Kuresoo_kohal.jpg)


 2013 년 11월 20일 발생하기 시작한 야광운은 급속도로 커져 남극 대륙 전체를 덮을 만큼 거대해졌습니다. 야광운은 습기가 많고 역설적으로 중간권의 온도가 낮은 여름 (남극은 여름이 북반구와 반대로 11월에서 2월사이) 에 잘 생기기 때문에 AIM 이 관측한 시기가 한창 야광운이 생길 때라고 할 수 있습니다. 만약 남극이나 극지방에서 이를 관측할 수 있다면 매우 아름다운 광경이 되겠죠. 


 하지만 과학자들은 이 야광운이 아름답기만 한 것이 아니라 기후 변화와도 관련이 있다고 생각하고 있습니다. 최근들어 야광운은 점차 발생 빈도와 크기가 증가해서 점차 극지방이 아니라 더 낮은 위도에서도 관찰이 되고있는데 이것이 우연이 아니라는 것입니다. 야광운의 크기와 발생 빈도를 높이는 원인은 지난 100 여년간 대기 중에서 그 농도가 급속히 증가한 메탄 (CH4) 가스로 생각되고 있습니다. 



(메탄 가스는 성층권과 중간권에서 물 분자의 생성을 증가시킬 수 있음  A graphic prepared by Prof. James Russell of Hampton University shows how methane, a greenhouse gas, boosts the abundance of water at the top of Earth's atmosphere. This water freezes around "meteor smoke" to form icy noctilucent clouds.   Credit : NASA )    


 메탄 가스는 자연적으로도 물론 대기 중에 존재하고 있으나 오늘날 인간의 목축 (특히 소), 가스 개발, 석탄 채굴 등 인위적인 요소에 의해 그 농도가 증가되고 있습니다. 메탄은 중간권과 성층권에서 복잡한 화학 과정을 통해 산소와 반응 물분자의 생성을 증가시키는데 이것이 본래 매우 건조한 중간권에 추가적인 얼음을 공급해 야광운의 발생 빈도와 크기를 증가시키는 원인으로 지목되고 있습니다.


 AIM 의 주 연구자인 햄프턴 대학의 제임스 러셀 교수 (Professor James Russell,  Hampton University) 은 "메탄은 상층 대기에서 복잡한 화학 반응을 통해 수증기를 만들며 이렇게 만들어진 추가적인 수증기가 야광운을 만드는 얼음 결정을 증가시키는 것으로 보인다 (When methane makes its way into the upper atmosphere, it is oxidized by a complex series of reactions to form water vapor. This extra water vapor is then available to grow ice crystals for NLCs)" 고 설명했습니다.   


 2009 년 발사된 AIM 의 1 차 목표중에 하나는 이런 야광운의 상세한 관측이었습니다. 이렇게 관측된 야광운 자체는 매우 아름답고 신비롭기는 하지만 이것이 온실 가스 증가에 의한 변화라고 생각하면 섬뜩하기도 합니다. 


 참고 



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