지구 궤도 변화로 CO₂대량 방출

약 5천500만년 전의 팔레오세-에오세 최고온기(PETM)와 이후 잇달아 일어난 작은 규모의 온난화 사건들은 영구동토대가 녹으면서 방출된 이산화탄소에 원인이 있는 것으로 보인다고 사이언스 데일리가 4일 최신 연구를 인용 보도했다.

미국과 영국, 이탈리아 등 국제 연구진은 “잇단 온난화 사건의 원인이 된 탄소의 출처에 관해 기존의 표준 가설은 해상 퇴적층에 동결 상태로 묻혀있던 메탄가스를 지목하고 있다. 그러나 우리의 연구에 따르면 대륙 극지의 영구동토대에 묻혀 있던 다량의 탄소가 동토가 녹을 때 이산화탄소의 형태로 방출될 수 있는 것으로 나타났다”고 네이처지 최신호에 발표했다.

새 연구에서 제시된 가설은 온실가스 농도와 지구의 기울기 및 궤도 변화, 고대 식생 분포, 암석과 동토에 함유된 탄소 농도 등 다양한 요인의 상호작용을 계산한 수치로 뒷받침되고 있다.

연구진은 “고대 동토 해빙(解氷) 시나리오에서는 탄소의 양이 오늘날보다 훨씬 많은 것으로 나타났지만 오늘날 극지의 영구동토대에 묻혀있던 탄소가 화석 연료 연소의 결과로 녹기 시작하고 있는 상황에서 이 연구는 큰 의미를 갖는다”고 강조했다.

이들은 “같은 역학작용이 지금도 일어나고 있다. 온난화 때문에 북극지역의 영구 동토대가 녹으면서 동결됐던 유기물질이 녹고, 그 결과 부패하면서 이산화탄소와 메탄을 대기 중에 방출하게 된다. 이는 장차 온난화 현상을 더욱 악화시키게 될 것”이라고 말했다.

연구진은 PETM과 그 후의 잇단 고온기를 유발한 탄소 대방출의 원인과 규모, 시기 등 지금까지 학자들이 설명하지 못했던 요인들을 만족시키는 정확한 모델을 만들었다. 모델 분석 결과 이런 탄소 대방출은 지구 궤도의 변화에 의해 촉발된 것으로 나타났다.

지구 기온이 약 5℃ 상승했던 PETM에는 수천년에 걸쳐 막대한 양의 탄소가 대기중에 방출되고 바닷물이 산성화하는 현상이 일어났지만 아직가지 이처럼 극적인 온난화를 일으킨 탄소가 어디서 왔는지는 밝혀지지 않았다.

연구진은 새 모델을 구축하기 위해 PETM을 비롯, 지구 공전 궤도가 심한 타원인 동시에 황도에 대해 기울어져 있던 시기에 일어난 여러 고온기의 양상을 보여주는 이탈리아 중부지역의 지질학적 자료를 이용했다.

태양의 궤도는 지구가 받는 태양열의 양과 위치, 계절별 변화 등에 영향을 미치게 되고 이는 특히 영구 동토대가 위치한 극지의 계절에 큰 영향을 미치게 된다.

연구진은 이어 온실가스와 극지 기온의 점차적인 증가 및 궤도 변화의 복합적인 효과를 모두 설명하는 기후-생태계-토양 사이의 상호작용을 시뮬레이션했다.

그 결과 PETM과 이후의 고온기 규모와 시기는 모두 궤도 변화로 일어난 북극권과 남극대륙의 토양유기물 탄소 방출로 설명되는 것으로 나타났다.

연구진은 “지금까지 남극대륙의 탄소 방출 가능성은 간과돼 왔지만 남극대륙과 북극권의 고지대는 탄소 대량 매장지로서 적합한 위치이다. 이런 환경에서는 지구 궤도가 심하게 타원이고 기울어져 온난화가 장기간 계속되면 영구동토가 녹아 갑작스럽게 탄소를 대량 방출하게 된다”고 설명했다.

이런 모델은 또 왜 120만년에 한 번씩 오는 궤도의 극단적인 이상기와 관련된 고온기로부터 지구가 비교적 빠른 속도로 회복됐는지 말해주는 것이다.

연합뉴스