빙하기 북극해는 민물 호수였다?

 (In glacial periods with low sea levels, exchange with the Pacific was halted and exchange with the North Atlantic was extremely reduced, while the Arctic basin was still receiving freshwater input. Exchange could only occur through narrow gateways in the Greenland-Scotland-Ridge. The sequence of three sketches shows (1) a period of freshening of the Arctic Ocean followed by (2) the release of freshwater to the North Atlantic, when saline water entered the Arctic Ocean and (3) sudden melting of the Arctic ice sheet upon contact with the relatively warm and salty Atlantic water. Credit: Alfred Wegener Institute/Martin Künsting)

 빙하기에는 북반구 고위도 지역이 대부분 두꺼운 빙하로 덮혀 있었습니다. 현재의 북유럽, 캐나다, 미국 북부 지역, 시베리아 등 광범위한 지역에 두꺼운 빙하가 발달했고 해수면은 지금보다 130m 정도 낮았습니다. 흥미로운 사실은 이 시기 북극해가 두꺼운 빙하 아래 호수처럼 존재했다는 것입니다. 

 알프레드 베게너 연구소와 브레멘 대학의 해양 환경 과학 센터(Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) and MARUM Center for Marine Environmental Sciences at the University of Bremen)의 과학자들은 북극해 아래 존재했던 빙하 호수의 민물이 바다로 대거 유입되면서 큰 기후 변화를 일으켰다는 증거를 발견했습니다. 

 연구팀은 북극해 아래 민물 빙하 호수가 형성되었던 시기를 조사하기 위해 북극해 아래 지층을 드릴로 뚫어 시료를 채취했습니다. 바닷물에는 극미량이지만 우라늄 동위원소가 존재합니다. 이 우라늄은 해저 지층에 쌓인 후 토륨 - 230를 남기며 붕괴합니다. 반면 눈이 얼어 생긴 빙하에는 이런 무거운 원소가 존재하지 않습니다. 따라서 토륨 - 230이 없는 지층은 바닷물이 아니라 빙하가 녹아 생긴 민물에서 형성된 것이라고 볼 수 있습니다. 

 연구 결과 지난 15만년 가운데 6-7만년 전, 그리고 13-15만년 전에는 북극해의 상당 부분이 두꺼운 빙하에 덮혀 있었고 그 아래에는 빙하가 녹은 물이 고여서 생긴 호수가 존재했던 것으로 보입니다. 이 호수는 깊이가 최대 900m에 달하고 물의 양도 상당히 많아서 바다라고 봐도 무방한 수준이지만, 모두 민물로 되어 있습니다. 

 그런데 빙하가 후퇴하고 지구 기온이 상승하면서 어느 시점이 되면 짠 바닷물이 이 빙하 호수 안으로 파고들게 됩니다. 빙하 호수 안으로 들어온 바닷물은 밀도가 높기 때문에 아래로 가라앉게 됩니다. 그리고 이 과정을 통해 민물을 바다로 밀어내게 됩니다. (그림 참조) 결국 빙하기가 정점을 지나고 지구 기온이 올라가는 과정에서 상당히 많은 양의 차가운 민물이 바다로 흘러 들어가게 됩니다. 그 양은 연간 1200㎦ 혹은 1.2조㎥에 달합니다. 대략 1.2조t의 차가운 민물이 들어가는 셈입니다. 

 과학자들은 빙하기에도 상당히 기후 변동이 있었다는 사실을 알고 있습니다. 아마도 이렇게 흘러들어간 민물이 기후 변동을 일으켰을 것입니다. 그리고 현재 지구 온난화 시기에도 비슷한 상황이 발생할 수 있습니다. 그린란드와 남극 빙하가 녹아 차가운 민물이 대거 유입될 경우 해류의 흐름을 바꾸고 수온을 변화시켜 기온 변화와 이상 기후가 더 많이 생길 수 있습니다. 미래의 변화를 예측하기 위해 과학자들은 계속해서 과거 어떤 일이 일어났는지 밝혀내기 위해 노력할 것입니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2021-02-arctic-ocean-shelf-ice-freshwater.html

 

Glacial episodes of a freshwater Arctic Ocean covered by a thick ice shelf, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03186-y , www.nature.com/articles/s41586-021-03186-y