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눈덩이 지구 시대에도 주기적 기후 변화가 있었다?


 

(Credit: MTU)


​(Schematic of key carbon, oxygen, and weathering processes during interglacial and Snowball states. Credit: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2525919123)

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지구는 액체 상태의 물이 표면의 70% 이상 덮고 있는 따뜻한 물의 행성이지만, 항상 그랬던 것은 아닙니다. 지구 역사상 몇 차례에 걸쳐 적도 지방까지 얼음으로 덮여 있는 눈덩이 지구 시기가 있었는데, 가장 최근의 일은 6억 3500만 년 전부터 7억 2000만 년 전인 크라이오제니아기 (Cryogenian Period)입니다.

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과학자들은 왜 눈덩이 지구 현상이 발생했는지, 결국 끝난 이유는 무엇인지, 그리고 눈덩이 지구 시기 기후 변동이 있었는지 등 여러 주제를 두고 논쟁을 벌이고 있습니다. 이 주제는 지구 전체가 눈덩이 상태였는지, 아니면 일부는 녹은 슬러시 상태인지와 관련이 있습니다.

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스노볼 지구 모델에서는 지구 전체가 약 5600만 년 동안 얼음으로 덮여 있었습니다. 슬러시볼 지구 모델에서는 열대 지역에 얇거나 부분적으로 얼음이 덮여 있거나 심지어는 개방된 해수가 존재했습니다. 일부 과학자들은 항상 얼음만 있었던 것이 아니라 계절적 변화도 있었다고 주장했습니다.

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하버드 대학의 샤를로테 민스키 (Charlotte Minsky)와 동료들은 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표한 연구에서 이 시대에 지속적인 빙하기가 존재했던 것이 아니라 빙하기와 온난기가 주기적으로 반복되었던 것이 더 타당하다고 주장했습니다.

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연구팀은 장기간의 빙하기로 전부 얼음으로 뒤덮힌 상태에서는 산소가 고갈되어 산소 호흡을 하는 생물이 멸종할 수밖에 없다고 생각했습니다. 이는 생물학적 기록과 맞지 않습니다.

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연구팀은 이 시기 화산 활동으로 인한 이산화탄소 배출과 이 이산화탄소를 흡수할 수 있는 암석의 사이클을 이용한 새로운 모델을 만들었습니다. 연구팀이 주목한 장소는 캐나다에 있는 프랭클린 대규모 화성암 지대(Franklin Large Igneous Province, LIP)입니다.

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화성암이 빙하기를 촉진할 수 있는 메커니즘은 이산화탄소 흡수입니다. 프랭클린 LIP는 약 7억 1700만 년 전에 형성되었는데, 이는 스튜르티안 빙하기의 시작과 거의 일치하며(100만~200만 년 이내)합니다. 그리고 대기 중 이산화탄소를 대부분 흡수할 만큼 충분히 많은 양의 새로운 현무암을 공급했을 수 있습니다.

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일단 전지구적 빙하기가 시작되면 탄소 흡수원 역할을 하는 풍화 작용이 빙하기 동안 현저히 느려지거나 심지어 멈추게 됩니다. 그러면 화산에서 분출되는 CO₂가 축적 되어 특정 임계점에 도달하면 빙하가 녹기 시작합니다. 연구팀은 이러한 순환의 시간 규모가 약 400만 년이며, 슬러시볼 지구 시나리오에서는 그보다 더 짧다고 말합니다.

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연구팀의 모델은 프랭클린 LIP의 풍화 작용이 반복적인 빙하기를 촉발했으며, 빙하기 동안 LIP의 풍화 작용이 멈추면 이산화탄소가 축적 되고, 이후 풍화 작용으로 다시 이산화탄소가 고갈 되는 과정을 보여주고 있습니다. 그리고 결국 프랭클린 LIP의 풍화력 (이산화탄소를 흡수할 수 있는 암석)이 고갈되면서 눈덩이 지구 시대가 끝나게 되었다는 것입니다.

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여러 가지 문제를 한 번에 해결하는 방법 같아서 참신해 보이기는 하지만, 이를 검증하는 것은 쉽지 않아 보입니다. 현재로써는 모델이 그럴 듯 하다는 것 이외에 증거가 분명치 않기 때문입니다. 과연 강력한 증거를 추가로 제시할 수 있을지 궁금합니다.

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참고

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https://sciencex.com/news/2026-04-snowball-earth-stranger-climate.html

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Charlotte Minsky et al, Repeated snowball–hothouse cycles within the Neoproterozoic Sturtian glaciation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2525919123

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