▲ 경상국립대학교 장광철 교수
[뉴스앤톡] 경상국립대학교 자연과학대학 지질과학과 장광철 교수가 약 125만~70만 년 전 발생한 ‘플라이스토세 중기 기후 전환기(MPT, Mid-Pleistocene Transition)’의 핵심 촉발 원인을 북극해 해수 순환 변화에서 찾아냈다.

이번 연구는 대한민국학술원 정회원인 우경식 전 강원대학교 교수, 남승일 전 극지연구소 책임연구원(박사), 독일·스웨덴·일본의 국제 공동연구진과 함께 수행했다.

연구팀은 2008년 독일 알프레드 베게너 극지연구소의 쇄빙선 ‘폴라스턴(Polarstern)호’가 서북극해 멘델레예프 해령에서 시추한 퇴적물 코어의 네오디뮴(Nd) 동위원소 조성을 정밀 분석해, 지난 200만 년 동안의 북극해 해수 순환 변화를 복원했다.

그 결과, MPT 동안 현재의 바렌츠해(Barents Sea) 일대를 형성하던 지형이 빙하 침식으로 낮아지면서 새로운 해저 통로가 열렸고, 이를 통해 북대서양의 따뜻한 해수의 북극해 유입이 크게 강화됐음을 밝혀냈다.

이러한 변화에 따라 차갑고 염분이 낮은 북극해 해수는 북대서양으로 더욱 활발히 빠져나갔다.

연구팀은 이것이 전 지구 기후를 조절하는 핵심 해류 시스템인 ‘대서양 자오선 역전 순환(Atlantic Meridional Overturning Circulation)’을 빙하기 동안 약화시키는 데 핵심적인 역할을 했을 것으로 해석했다.

특히 이번 연구는, 지구 기후가 MPT를 전후로 4만 년 주기의 비교적 약한 빙하기 체제에서 10만 년 주기의 강한 빙하기 체제로 전환된 원인을 북극해 해수 순환 변화와 연결해 설명했다는 점에서 주목받고 있다.

지금까지 과학자들은 지구 공전 궤도 변화(밀란코비치 주기)만으로는 충분히 설명하기 어려운 이 전환의 원인을 규명하기 위해 다양한 연구를 진행해 왔다.

이번 연구는 북극해 해수 순환 변화가 이러한 기후 체제 전환의 핵심 촉발 요인이었음을 보여주는 직접적인 지질학적 증거를 처음으로 제시했다는 점에서 의미가 크다.

이번 연구에 활용된 네오디뮴(Nd) 동위원소 분석은 바다마다 서로 다른 화학적 특성을 이용해 해수의 기원을 추적하는 정밀 분석 기법이다. 연구팀은 퇴적물 코어 속에 장기간 축적된 고대 해수의 화학 신호를 복원함으로써, 과거 북극해와 북대서양 사이의 해류 흐름 변화 과정을 구체적으로 추적하는 데 성공했다.

장광철 교수는 “이번 연구는 북극해 해수 순환 변화가 빙하기 주기 전환의 핵심 촉발 요인이었음을 보여주는 중요한 지질학적 증거를 처음으로 제시한 것”이라며 “현재 빠르게 진행되고 있는 북극 해빙 감소와 해양 순환 변화가 미래 기후 시스템에 미칠 영향을 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.”라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 극지연구소의 지원을 받아 수행했으며, 연구 결과는 네이처 계열 학술지(Nature Portfolio)의 지구과학 분야 국제학술지인 《커뮤니케이션스 어스 앤드 인바이런먼트(Communications Earth · Environment)》에 게재됐다.

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