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- 남극에 얼음이 없던 3,400만 년 전에 세 개의 험준한 고지 능선과 여러 개의 강 계곡 형성
- 약 1,400만 년 전, 기온이 너무 낮아져 닫힌 빙상이 형성됐고 오늘날까지 그대로 남아.
- 첫 번째 강은 2억 년 전, 고대 곤드와나 대륙 시대에 형성

남극 얼음 아래 보존된 선사시대 풍경
"남극 동부의 갈라진 계곡과 고지대 능선은 수백만 년 동안 빙상 아래에 보존돼"

얼음 아래 잃어버린 세계:
지질학자들은 남극 동부의 킬로미터 두께의 얼음 아래에서 거의 사람의 손길이 닿지 않은 원시 풍경을 발견했다. 세 개의 험준한 고지 능선과 여러 개의 강 계곡이 특징인 이 지역은 남극 대륙에 아직 얼음이 없었던 3,400만 년 전에 형성되었다. 그런 다음 풍경은 얼음으로 덮여 보존되었다. 빙하 아래 풍경은 빙하 이전 남극 대륙의 모습뿐만 아니라 남극 동부 빙상의 발달에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다. 

 

▲ 남극 동부에서는 원시 풍경(화살표)이 수백만 년 동안 얼음 아래 거의 변하지 않은 채 숨겨져 있었다. © Stewart Jamieson/ Durham University

오늘날, 수 킬로미터 두께의 빙상이 남극 대륙의 대부분을 덮고 있다. 가장 높은 산봉우리만 눈에 띈다. 하지만 화석 발견이 보여주는 것처럼 항상 그런 것은 아니었다. 남극 대륙에는 백악기 말까지 공룡과 초기 새가 있었고, 남극에는 종이 풍부한 열대 우림이 자랐다. 최초의 빙하와 빙상이 남극 대륙에 퍼지기 시작할 정도로 기후가 냉각된 것은 약 3,400만 년 전이었다. 약 1,400만 년 전, 기온이 너무 낮아져 닫힌 빙상이 형성되었고 오늘날까지 그대로 남아 있다.

얼음 아래에는 무엇이 숨겨져 있나요?

그러나 두께가 최대 4km에 달하는 얼음 밑에 무엇이 있는지는 거의 알려지지 않았다. 빙하 지형은 레이더 측정, 지진 데이터 또는 간접적인 얼음 표면의 모양과 움직임을 통해서만 이해할 수 있다. 예를 들어 연구자들은 이를 사용해 서남극 대륙의 거대한 화산 지역, 남극 아래의 대규모 협곡 및 세계에서 가장 깊은 협곡을 발견했다. 특히 두꺼운 얼음으로 덮여 있는 남극 동부 지역에서는 여전히 미지의 땅이 많이 남아 있다.

“동남극 빙상 아래 땅은 화성 표면보다 덜 알려져 있다”고 영국 더럼 대학교의 수석 저자 Stewart Jamieson이 말했다. 그래서 그와 그의 팀은 위성 얼음 표면과 얼음 흐름 데이터, 레이더 기반 기술을 사용해 대규모 해안 빙하인 Denman과 Totten에서 내륙으로 처음으로 32,000평방 킬로미터 지역을 매핑했다. 이 지역은 남극 동부의 특히 깊은 빙하기 함몰지 두 곳과 접해 있다.

▲ 빙하 지형의 레이더 단면. © Stewart Jamieson/ Durham University

빙하기 전의 고지대와 계곡

지도를 통해 밝혀진 사실은 다음과 같다.
얼음 아래에는 빙하 침식의 영향을 거의 받지 않은 놀랍도록 사람의 손길이 닿지 않은 풍경이 숨겨져 있다. 길이가 120~170km, 너비가 최대 85km에 달하는 3개의 고산 능선으로 구성되어 있다. 날카로운 능선과 봉우리가 특징인 험준한 고지대는 현재 해발 약 660~850m에 달하지만, 한때는 높이가 1,200m에 달했다고 Jamieson과 그의 팀이 보고했다.

세 개의 고지대 블록 사이에는 해수면 아래 최대 200m에 위치한 피요르드 같은 계곡이 있다. “이 계곡의 갈라진 구조는 이 풍경이 강에 의해 형성되었음을 시사한다”고 연구원들은 보고했다. 가지의 모양은 또한 이 계곡이 빙상 밑면의 녹은 물에 의해 형성된 것이 아니라 훨씬 더 일찍, 즉 이 지역에 아직 얼음이 없었을 때 형성되었음을 알려준다. 비록 나중에 빙하가 계곡을 U자 모양으로 깎아냈지만, 팀의 설명에 따르면 기본 구조는 얼음 덮개 이전으로 거슬러 올라간다.

거의 변함없이 보존됨

이는 남극 동부의 얼음 아래 숨겨져 있는 이 지역이 남대륙의 고대 풍경을 볼 수 있는 독특한 시각을 제공한다는 의미다. 빙하에 의해 침식된 다른 지형과는 달리, 이 계곡과 고지대 능선은 수백만 년 동안 남극 얼음 아래에서 거의 변하지 않은 채로 남아 있다. 제이미슨(Jamieson)과 그의 동료들은 이 풍경의 나이가 최소한 1,400만 년이지만 3,400만 년 이상일 가능성이 더 높다고 추정했다.

“따라서 우리 눈에 오랫동안 숨겨져 있던 이 풍경은 남극 동(東)빙상의 초기 역사와 오랜 역사에 대해 많은 것을 말해 줄 수 있다”고 공동 저자인 뉴캐슬 대학의 Neil Ross는 말했다. 오늘날 이 지역의 지형을 보면 선사시대 풍경 위의 빙상이 지난 1,400만 년 동안 거의 움직이거나 변하지 않았음을 알 수 있다. 따뜻한 시기에도 상대적으로 저지대 해안 지역에서도 킬로미터 두께의 얼음은 완전히 후퇴하지 않았다.

▲ 남극 대륙의 빙하기 지형은 대략적으로 지도화되었지만 빙상 아래 숨겨진 개별 풍경은 거의 탐색되지 않았다. © 스튜어트 제이미슨/더럼 대학교

선사시대 풍경은 어떻게 생겨났는가?

그런데 이 풍경의 역사는 어떻게 시작되었고 어떻게 형성되었는가? Jamieson과 그의 팀도 이것을 재구성했다. 그들의 시나리오에 따르면, 이 지역의 첫 번째 강은 2억 년 전, 고대 곤드와나 대륙 시대에 형성되었다. Jamieson과 그의 팀은 “하천 절개는 따뜻하고 습한 지역의 깊은 풍화 작용으로 인해 형성되었다”고 설명한다.

그러다가 곤드와나(Gondwana)가 해체되었을 때 지각 단층이 발생하여 고지대 블록이 휘어지고 들어 올려졌다. 연구진은 “이러한 상승은 국지적인 빙하작용 이전에 발생했음에 틀림없다”고 말했다. 강 계곡은 산 능선 사이에서 계속 발전했다. 3 400만 년 전, 기후가 너무 차가워져 풍경이 얼어붙기 시작했다. 아주 초기에 고지대 고원은 영구적으로 얼음으로 덮여 있었지만, 계곡에는 강이 흐르는 에피소드와 빙하가 계곡을 채우고 계곡을 U자 모양으로 깎아내는 단계가 번갈아 나타났다.

▲ 재건(Reconstruction): 이것이 남극 동부의 지형이 발전한 방식다. © Jamieson et al./ Nature Communications, CC-by 4.0

그러다가 1,400만 년 전에 대륙 전체의 빙상이 발달하여 매우 빠르게 전체 지역을 보호하는 영구 빙상으로 덮었다. 연구팀은 “지난 따뜻한 기간 동안 남극 동부 빙상이 이 지역 내륙까지 도달하지 않았기 때문에 이러한 풍경이 살아 남았다”고 설명했다.

숨겨진 풍경이 더 많아

과학자들에 따르면, 다른 선사시대 풍경도 남극 빙상 아래에 보존되었을 수 있다. Jamieson은 “ 낮은 빙하 지형을 계속해서 탐색하고 이전 매핑의 공백을 메우기 위해 최선을 다할 것이다”며 "이 정보는 오랜 역사에 걸쳐 빙상과 그것이 덮고 있는 풍경이 어떻게 변화했는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다.
(Nature Communications, 203; doi: 10.1038/s41467-023-42152-2)
출처: Durham University / 더럼 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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