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달은 조수를 유발하고 조수는 지면에 가까운 압력 변동과 해류를 생성.
이는 차례로 해저에 가라앉아 있는 메탄 배출에 영향을 미친다.

북극의 메탄 누출도 달에 의존한다.
조류는 해저에서 주기적으로 온실가스를 배출한다.

숨겨진 가스 공급원 :
북극해는 산발적인 측정을 기반으로 예측한 것보다 더 많은 메탄을 방출할 수 있다.
조수로 인한 수압의 작은 변동조차도 주기적으로 가스를 방출할 수 있기 때문이다.
그 결과, 해저의 많은 비활성 지역은 썰물 때에도 명백히 탐지 가능한 양의 메탄을 방출한다. 심지어 밀물 썰물을 측정할 수 없는 열린 대양에서도 마찬가지다. 

▲ 달은 해안의 조수에 영향을 미칠뿐만 아니라 먼 바다에 압력 변동을 일으켜 해저에서 메탄이 누출하는데 영향을 미친다. © Maja Sojtaric

북미 대륙 경사면, 북해 또는 남 해양 :
메탄가스는 전 세계 많은 해양 지역의 해저 지하에서 빠져나간다.
이 강력한 온실가스는 일반적으로 해저의 메탄 수화물에 의해 방출되며, 가열 및 압력 부하를 받으면 가스를 방출한다. 얕은 가스 저장소는 지각 또는 인위적인 교란의 경우에도 메탄을 방출 할 수 있다.

▲ 기공 차압 및 온도 센서가 장착되고 납무게로 밸러스트된 압전 계의 구성. 측정된 음의 기공 압력은 해수 정압이 퇴적 기공 수압보다 높은 경우에 해당한다. (자료: 관련논문 탐사팀 측정장치)

측정 결과에서 알 수 있듯이 북극해에는 가스 수화물이 많이 매장돼 있다.
지금까지 연구원들은 몇 군데에서만 활성 메탄 누출을 감지했다.

▲ 해저에서 누출되는 메탄은 여기에서 유색의 우뚝 솟은 봉우리로 볼 수 있다. © Andreia Plaza Faverola

해저 압력 측정 

노르웨이-프랑스 연구팀이 알아낸 것처럼 이 고요함은 기만적일 수 있다.
연구를 위해 그들은 스발바르 북서쪽 극 바다의 해양 퇴적물에 작은 압력 센서를 배치했다.
그곳의 수심은 900 ~ 1,300미터, 메탄이 함유된 해저 토양은 이전에 비활성 및 비 방출로 간주되었다. 이 해양 지역의 조수 범위는 1미터 미만이다.

▲ 스발바르 서쪽 가장자리에서 조사된 사이트의 위치. IBCAO의 배경 수심 측정(회색); UiT의 고분해능 수심 측정 —The Arctic University of Norway 데이터베이스. 이 지역을 매년 탐사하는 동안 조사된 가스 기둥의 분포는 녹색 원으로 표시된다. Vestnesa Ridge 서쪽에 가스 기둥이 없는 Pockmark는 회색 점으로 표시. 수심계의 음영 영역은 반사판을 시뮬레이션하는 매핑된 하단에 해당한다. b 스테이션 PZM1은 가스 하이드레이트 안정성 영역과 가스 하이드레이트가 회수된 퇴적물 함몰부 근처에 있다. c PZM2는 평행 반사를 보이고 주요 수직 불연속성이없는 지진 표면이 특징 인 지역에 배치되었다.

연구자들은 조수로 인한 약한 압력 변동이 퇴적물의 기공 압력과 가스 방출에 영향을 미치는지 여부와 그 방법을 알고 싶었다. 그들은 압력과 병행해 해저 위 물의 메탄 함량을 측정했다.

▲ a 지점 PZM1에서 측정된 퇴적물에서 가장 아래에 있는 5개의 센서에 대한 기공압 측정 (그림 2의 기록 타이밍). b 사이트 PZM1의 기공 압력 윤곽에 투영된 (a)의 기공 압력 변동으로부터 계산된 기포의 상승 속도.

낮은 물에서 가스 누출

결과 :
해저의 기공 압력은 실제로 조수에 따라 약간씩 변동한다. 이러한 최소한의 차이조차도 물의 낮은 수위에서 일반적으로 공극수에 용해된 메탄의 일부를 방출하기에 충분하다.
"우리는 지표 바로 아래의 가스 퇴적물이 작은 압력 변화에도 반응한다는 것을 발견했다"고 Tromsø에 있는 북극 대학의 공동 저자 안드레이아 플라자 파버롤라(Andreia Plaza Faverola)가 보고했다.

▲ 0.8〉mbsf에서 측정된 기공 압력에서 파생된 등가 연속 가스 기둥 높이 대 시간(파란색 곡선). 기둥 높이 피크 (그림에서 숫자로 표시됨)는 동일한 레벨에서 측정된 온도 피크(빨간색 곡선)와 일치한다. (자료:관련논문)

밀물과 그에 따라 수압이 높아지면 메탄은 용해된 상태로 남아 물로 상승하지 않는다.
그러나 썰물 때 가스는 퇴적물에서 빠져 나와 위의 바닷물에서 감지 가능한 메탄 누출을 형성한다. "북극해에서 이러한 연결이 관찰 된 것은 이번이 처음이다"고 Faverola는 말했다. "이것은 진정한 게임 체인저이며 잠재적으로 매우 중요하다."

지금까지 과소 평가된 메탄 배출량

그 이유는 "이는 해저에서 배출되는 가스가 기존의 소나(sona) 매핑으로 결정할 수 있는 것보다 훨씬 강력하고 광범위하다는 것을 의미한다"고 연구원은 설명한다. “보통 몇 시간 동안만 지속되는 이러한 주기적인 가스 유출을 기록하지 않기 때문이다.”
이러한 조석 원인의 대부분에서 메탄은 일반적으로 명확하게 보이는 거품 구름으로 나타나지 않고 보이지 않는 조류로 나타난다. Faverola는 "따라서 이러한 지점에서 장기간 측정을 수행할 경우에 만 알 수 있다"고 말했다.

이러한 주기적인 가스 누출이 약한 조수와 심해에서도 발생한다는 것도 놀랍다.
빠져나가는 가스의 상당 부분은 물기둥에 용해되어 있다.
"하지만 더 얕은 바다에서는 어떻게 될까?"

Faverola의 동료 요켄 크니(Jochen Knies)는 “얕은 물에서는 메탄이 대기에 도달할 확률이 훨씬 더 크다” 고 설명했다. 동시에 그곳에서 조력 변동이 더 두드러진다.

▲ a 계산 영역의 예측 온도 필드. b 0.8〉 mbsf (빨간색 곡선)에서 계산된 온도는 측정된 온도(파란색 곡선)와 비교. c 이류(수평흐름) 계산에 사용되는 상향 유체 속도. d 검은색 곡선은 동쪽의 조수 속도를 나타내고 빨간색 곡선은 조수 높이를 나타낸다.

달, 조수 및 메탄의 연결

연구자들에 따르면, 그들의 결과는 북극해 및 아마도 다른 해양으로부터의 메탄 배출량이 이전에 가정했던 것보다 훨씬 더 높다는 것을 나타낼 수 있다. 그들은 조수가 넓은 바다에도 상당한 영향을 미칠 수 있음을 증명한다.

▲ 균열 개방을 통해 조수에 의해 가스 배출이 어떻게 영향을 받을 수 있는지 보여주는 개략도 모델. a 만조시 시스템은 균형 잡힌 압력장 아래에 있다. b 썰물에서 (<1m 물기둥 높이 감소) 미세한 균열 팽창은 가스의 수평적인 흐름 및 누출에 유리하도록 압력장을 이동시킬 것이다. Pg는 자유 가스 압력을 나타낸다.

Faverola는 “지구의 시스템은 여러 방식으로 서로 연결되어 있으며 우리는 이제야 많은 연결을 발견하기 시작했다”고 말한다. "이러한 연결 중 하나가 북극해에 존재한다. 달은 조수를 유발하고 조수는 지면에 가까운 압력 변동과 해류를 생성하며 이는 차례로 해저에 가라앉아 있는 메탄 배출에 영향을 미친다.“
(Nature Communications, 2020; doi : 10.1038 / s41467-020-18899-3)
출처 : UiT The Arctic University of Norway

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul Makes Beautiful Planet"

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