기본 콘텐츠로 건너뛰기

빙하기에 대기 중 이산화탄소 농도가 낮아진 이유는?



(Illustration of the two main mechanisms identified by this study to explain lower atmospheric CO2 during glacial periods. Left: present-day conditions; right: conditions around 19,000 years ago during the Last Glacial Maximum. Credit: Andrew Orkney, University of Oxford)


 과학자들은 그린란드와 남극의 빙핵 코어 샘플 분석을 통해 빙하기에는 대기 중 이산화탄소 농도가 상당히 낮아졌다는 사실을 확인했습니다. 대기 중 이산화탄소 농도는 기온과 밀접한 연관이 있기 때문에 당연한 것 같지만 사실 당시 이산화탄소 농도 변화는 원인보다는 결과에 더 가깝습니다. 


 자전축의 변화 등으로 인해 기온이 낮아지면서 더 많은 이산화탄소가 차가운 바다에 녹고 이것이 다시 온도를 더 낮추는 방향으로 작용해 빙하기에 기온을 크게 낮췄기 때문에 결과인 동시에 원인이지만, 처음 시작은 이산화탄소 농도의 변화보다는 다른 외적인 것이란 이야기입니다. 하지만 280ppm에서 1/3정도 더 낮아진 180ppm의 이산화탄소 농도가 순수하게 바닷물에 이산화탄소가 더 많이 녹았기 때문인지는 의문의 여지가 있습니다. 


 오레곤 주립 대학의 안드레아스 슈미트너 (Andreas Schmittner, a climate scientist at Oregon State University)가 이끄는 연구팀은 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 과정을 상세히 규명했습니다. 연구팀이 사용한 모델은 과거 모델과 달리 바다 전체의 온도가 균일하게 내려간 것이 아니라 기후 모델을 적용해 더 현실적인 모델을 만들었습니다. 예를 들어 연구팀의 모델에 따르면 중위도 지역에서 해수 온도가 많이 낮아져 더 많은 이산화탄소를 녹이게 됩니다. 


 하지만 이런 모델을 통해서 설명할 수 있는 이산화탄소 농도 감소는 관측된 수준의 절반 정도에 불과합니다. 연구팀은 1/3 정도는 다른 요인에 의해 설명될 수 있다고 보고 있습니다. 그 이유는 독특하게도 철 성분이 풍부한 먼지(iron-laden dust )에 의해 식물성 플랑크톤이 더 많이 증식해서 광합성을 통해 이산화탄소를 줄이는 것입니다. 영양 염류는 식물성 플랑크톤의 증식을 돕기 때문입니다. 


 어쨌든 현재는 반대의 상황이 발생하고 있습니다. 지구 기온이 상승하면서 바다가 이산화탄소를 흡수하는 능력이 점점 떨어지고 있으며 이로 인해 이산화탄소 농도는 더 가파르게 상승할 가능성이 있습니다. 이미 대기중 이산화탄소 농도는 빙하기의 두 배가 넘는 400ppm에 도달했고 앞으로도 더 상승하게 될 것입니다. 결국 기온 역시 그만큼 상승하게 될 것입니다. 


 참고 


S. Khatiwala et al. Air-sea disequilibrium enhances ocean carbon storage during glacial periods, Science Advances (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aaw4981


댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...