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- 지구 온난화로 극지방의 빙하가 녹으면서 대기 중으로 온실가스가 더 많이 방출
- 빙하가 녹는 속도가 빠를수록 대기 중으로 방출되는 메탄의 양도 증가
- 빙하 바닥이 이미 녹아 습기가 있는 곳에서는 얼어붙은 토양보다 훨씬 더 많은 메탄이 물에 녹아 들어간다.

녹는 빙하에서 고대 메탄 방출

지구 온난화로 인해 극지방의 빙하가 녹으면서 대기 중으로 온실가스가 더 많이 방출되어 기후 변화를 더욱 악화시키고 있다. 연구진은 스발바르 제도의 여러 빙하 강에서 녹은 물을 분석한 결과, 기존에 생각했던 것보다 훨씬 많은 메탄이 함유되어 있음을 발견했다. 연구 결과에 따르면, 녹는 빙하는 빙하 기저부의 토양에 있던 온실가스를 방출하고 있으며, 빙하가 녹는 속도가 빠를수록 대기 중으로 방출되는 메탄의 양도 증가한다. 

▲ 스발바르의 빙하 녹은 물에는 고농도의 메탄이 함유되어 있는데, 이는 빙하 기저부의 암석에서 메탄이 용해되었기 때문이다. 사진: © Gabrielle Kleber, CC-by 4.0

인간의 온실가스 배출로 인해 지구 온난화는 가속화되고 있다. 우리는 이미 산업화 이전 수준보다 지구 온난화를 1.5도 이내로 제한하겠다는 목표를 달성하지 못했다. 이는 악순환을 초래하여 기온 상승을 더욱 부추길 위험을 증가시킨다. 예를 들어, 영구동토층에는 다량의 온실가스인 이산화탄소와 메탄이 저장되어 있으며, 녹으면서 이들을 방출한다.

빙하가 녹으면서도 수천 년 동안 저장되어 있던 온실가스가 대기 중으로 방출될 수 있다. 노르웨이 트롬쇠 북극대학교의 가브리엘 클레버 연구팀은 "계곡 빙하와 빙상에서 녹는 물은 빙하 기반암에 존재하는 미생물 또는 지질학적 메탄을 운반하여 대기 중으로 방출한다. 하지만 이러한 메탄 방출의 메커니즘과 규모는 연구 부족으로 인해 아직 제대로 이해되지 않고 있다"고 설명했다.

빙하 녹은 물에서 높은 메탄 농도 발견

빙하가 메탄을 방출하는 방식과 규모를 더 잘 이해하기 위해 클레버와 그의 동료들은 북극 스발바르 제도의 빙하에서 발원하는 19개 강에서 샘플을 채취했다. 연구팀은 총 148개의 수질 샘플에서 용존 가스를 분석했다. 연구진은 "조사한 모든 녹은 물 샘플이 메탄으로 과포화 상태임을 발견했다. 최고 농도는 대기 농도를 기준으로 예상되는 값보다 425배나 높았다"고 보고했다.

연구진은 이러한 결과를 바탕으로 스발바르의 육상 빙하만으로도 매년 약 182톤에서 368톤의 메탄이 녹은 물을 통해 운반될 수 있다고 추정했다. 클레버는 "화석 연료, 농업, 폐기물 등 인간 활동으로 인한 배출량과 비교하면 이 양은 적다. 하지만 이는 스발바르에만 국한되지 않고 북극 온난화로 인해 증가할 수 있는 자연적인 피드백 고리를 보여준다는 점에서 중요하다"고 지적했다.

지질학적 기원

그렇다면 메탄은 어디에서 오는 것일까? 클레버와 그의 연구팀이 동위원소 분석을 통해 밝혀낸 바에 따르면, 예를 들어 그린란드 빙하의 메탄 생성에 중요한 역할을 하는 미생물은 스발바르에서는 그 역할이 미미하다. 대신, 녹은 물에서 나온 메탄의 가스 조성과 탄소 동위원소 분석 결과, 메탄은 주로 지질학적 과정을 통해 생성된 것으로 나타났다. 스발바르에는 유기물이 풍부한 셰일 토양이 많다. 수백만 년에 걸쳐 이 물질은 고압 및 고온 조건에서 메탄으로 변환되며, 이는 일반적으로 천연가스 형태로 땅속에 저장된다.

빙하는 주로 표면에서 녹지만, 빙하 아래 깊숙이 있는 셰일 기반암과는 멀리 떨어져 있음에도 불구하고 녹은 물은 메탄을 흡수할 수 있다. 클레버는 "빙하의 균열과 구멍을 통해 녹은 물은 빙하 바닥에 도달한다."라고 설명했다. "이는 녹은 물이 아래쪽 암석과 접촉한다는 것을 의미하며, 이 암석에 고대 가스가 포함되어 있다면 물은 메탄을 강으로 운반할 수 있다.“

토양과 온도의 상호작용

특히 메탄 함량이 높은 셰일 암석은 녹은 물에서 높은 메탄 농도가 나타나는 주요 원인이다. 하지만 암석의 종류만이 영향을 미치는 요인은 아니다. 연구진에 따르면 토양의 구성 또한 중요한 역할을 한다. "지표투과레이더(GPR)를 이용한 연구 결과, 빙하 바닥의 온대 얼음층이 메탄 흡수에 결정적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다"고 연구진은 보고했다. 빙하 바닥이 이미 녹아 습기가 있는 곳에서는 얼어붙은 토양보다 훨씬 더 많은 메탄이 물에 녹아 들어간다.

클레버의 동료인 레오나르트 마게를(Leonard Magerl)은 "빙하 기슭의 온도는 중요한 요소다. 우리는 적절한 암석층과 빙하 조건이 일치하는 곳에서 가장 많은 메탄이 방출되는 것을 발견했다. 이 발견은 다른 빙하 지역의 메탄 배출량을 추정하는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다.

출처: Gabrielle Kleber (노르웨이 북극대학교, 트롬쇠) 외, Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-026-77190-z

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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