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- Polarstern에는 44명의 승무원과 다양한 분야의 55명의 과학자와 기술자 탑승
- 기상환경 때문에 하루일정은 당일에 결정
- 현장에서 수동으로 채취한 샘플 외에도 소위 원격 액세스 샘플러(RAS)로도 작업
- 곰이 발견되면 배의 경적이 울렸고 과학자들은 가능한 한 빨리 배에 올라야
- 얼음 가장자리는 북극의 얼음이 완전히 녹을 미래의 여름을 시뮬레이션

최북단으로의 탐험
"미생물 군집"을 연구하는 방법.

북극해는 접근하기 어려운 서식지이며 앞으로도 그럴 것이다. 추운 기온, 극지의 밤낮, 돌아다니는 북극곰 등으로 인해 미생물 연구자들은 신뢰할 수 있는 데이터를 얻기가 쉽지 않다. 여기서 샘플을 채취하려면 회복력과 최첨단 장비가 필요하다.

"폴라스턴(Polarstern)"
Ellen Oldenburg와 Ovidiu Popa도 이것을 경험했다. 작년에 뒤셀도르프 하인리히 하이네 대학교(HHU) 정량 및 이론 생물학 연구소의 두 과학자는 북극해로 2개월간 연구 여행을 떠났다. 즉, 알프레드 베게너 연구소(Alfred Wegener Institute)의 상징적인 연구용 쇄빙선인 "폴라스턴(Polarstern)"-탐험과 보급품을 공급-에 승선했다. 

▲ 빙원에 대해 연구하고 있는 오비디우 포파(Ovidiu Popa)와 엘렌 올덴부르그.(Ellen Oldenburg). Polarstern은 배경에 정박되어 있다. © Ellen Oldenburg

Polarstern에는 44명의 승무원과 다양한 분야의 55명의 과학자와 기술자를 위한 공간이 있다. 이 선박에는 국제 연구자들이 생물학, 지질학, 화학, 해양학 및 기상학 문제를 연구할 수 있는 9개의 과학 실험실이 있다. 생물학자 팀과 함께 올덴부르그와 포파는 북극해의 미생물 군집이 어떻게 구성되어 있는지에 대한 문제를 다루었다.

수정구처럼 생긴 얼음 가장자리

특히 흥미로운 것은 얼음 가장자리, 즉 얼음으로 덮인 지역과 개방 수역 사이의 전환점에 있는 "미생물 군집"이었다. “거기의 변화하는 조건은 지구 온난화의 결과로 중앙 북극의 급격하게 변화하는 조건과 매우 유사하다. 예를 들어, 단단한 얼음에서 녹는 물로, 그리고 마침내 바다로의 급격한 전환을 관찰할 수 있다"고 현재 HHU에서 박사 과정 학생 Oldenburg는 설명했다. 어떤 면에서 얼음 가장자리는 북극의 얼음이 완전히 녹을 미래의 여름을 시뮬레이션한다. 오늘날 얼음 가장자리의 미생물 구성을 알면 미래 북극의 미생물 구성도 알 수 있다.

▲ 얼음 가장자리의 미생물 군집은 북극해의 미래에 대한 정보를 제공다. © Mario Hoppmann

햇빛과 북극곰

답을 찾기 위해 Oldenburg와 Popa는 2022년 6월 28일 Polarstern호에 탑승해 6개월 동안 북극에서 해가 지지 않는 시기에 북쪽으로 향했다. 북극 연구원인 올덴부르그(Oldenburg)는 "하루 종일 밝은 햇빛이다. 아침 3시든 오후 12시든 상관없다. 항상 똑같아 보인다. 언제 자고 언제 일어나야 하는지 스스로에게 상기시켜 주어야 한다. 결국 피곤하면 실수만 하게 되기 때문에 리허설은 현명하게 해야 한다”고 말했다.

그러한 샘플링이 정확히 계획되었을 때 승무원은 일반적으로 반나절 또는 단지 하루일정만 미리 알았다. 배에서의 일상생활은 기상 조건에 크게 좌우되기 때문이라고 Oldenburg는 설명했다. 예를 들어, 날씨가 좋고 바다가 잔잔할 때 과학자들은 근처의 유빙으로 가서 다양한 깊이에서 물과 얼음 샘플을 채취할 수 있었다.

Oldenburg와 Popa도 배회하는 북극곰을 조심해야 했다. 연구원들의 안전을 보장하기 위해 Polarstern에는 특별한 시계 이동 장치가 있었다. 곰이 발견되면 배의 경적이 울렸고 과학자들은 가능한 한 빨리 배에 올라야 했다. 조명탄과 시끄러운 소음은 초대받지 않은 손님을 쫓아내야 한다.

▲ 생물학자들은 샘플을 채취할 날짜를 하루 전에만 아는 경우가 많다. © Ovidiu Popa

미생물을 위한 “상어 우리”

현장에서 수동으로 채취한 샘플 외에도 북극 미생물 연구는 소위 원격 액세스 샘플러(RAS)로도 작업된다. 이 거대한 도구는 상어 우리와 물 상자 사이의 십자가를 연상시키며 부표에 부착되어 일년내내 북극해에 남아 있다. 그곳에서 RAS 병은 1~2주마다 자동으로 열리고 닫히므로 동일한 위치에서 정기적으로 물과 미생물 샘플을 수집한다.
실험실에서 샘플을 평가하려면 올해 말에 RAS를 다시 물에서 꺼내야 한다. Oldenburg와 Popa가 Polarstern과 함께 이러한 "적절한" RAS를 통과했다면 이를 탑재하는 것도 그들의 임무 중 하나였다.

▲ Ellen Oldenburg는 선박 실험실에서 원격 액세스 샘플러(RAS)를 연구하고 있다. © Ovidiu Popa

실험실과 게임판 사이

더 힘든 신체 활동을 보상하기 위해 두 명의 뒤셀도르프 생물학자는 선박의 실험실에서 교대 근무를 해야 했다. 이를 통해 Oldenburg와 Popa는 이전에 수집한 샘플을 포함된 미생물과 함께 처리했다. 구체적으로 말하면, 특수 필터를 사용해 조류와 박테리아를 크기별로 분류한 뒤, 이렇게 분리된 샘플을 냉동해 독일로 수송한다는 뜻이다.

두 생물학자는 유빙이나 실험실에 있지 않을 때 나머지 승무원들과 함께 선상 생활을 즐겼다. “물론 우리는 팀과 이야기를 나누거나 게임을 할 수 있는 자유시간도 가졌다. 배에는 여가 공간도 있었다.” 언제든지 Polarstern으로 새로운 탐험을 떠나곤 했던 Popa의 말이다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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