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- 1년 전, 지진계는 전 세계적으로 지속적인 진동을 기록,
- 원인은 2023년 9월 16일 그린란드 동부의 1.2km 높이 암석이 무너져 아래 빙하에 충돌
- 이번 산사태로 인해 200m 높이의 물보라와 110m 높이의 파도를 동반한 쓰나미가 발생
- 기후 변화는 연쇄 반응을 유발할 수 있다

9일 동안 세상이 흔들렸을 때
그린란드 산사태와 쓰나미로 인해 전 세계적으로 지진이 발생했다.

글로벌 지진:
1년 전, 지진계는 전 세계적으로 지속적인 진동을 기록했다. 전체 지구가 9일 동안 흔들렸다. 왜? 이제 지질학자들이 그 이유를 밝혀냈다. 원인은 2023년 9월 16일 그린란드 피요르드에 충돌한 암석 눈사태였다. 이는 지역 쓰나미를 촉발했을 뿐만 아니라 피요르드의 물이 며칠 동안 앞뒤로 출렁이는 원인이 되었다. 이 세이체(seiches)의 에너지는 지구 전체를 진동시킬 만큼 강력했다고 연구팀은 사이언스(Science)에 보고했다. 

▲ 전후 비교: 이 이미지는 산사태 전후인 2023년 8월과 9월 딕슨 피요르드의 암석 봉우리와 빙하를 보여준다. © Søren Rysgaard / Danish Army

2023년 9월 16일, 연구원들은 전 세계에 기록된 지진 데이터에서 신비한 패턴을 관찰했다. 단일 진동 주파수는 10.88밀리헤르츠이며, 이는 전 세계에서 발생해 9일 동안 지구를 진동시키는 단조로운 윙윙거리는 소리와 같다. 하지만 92초라는 시간은 인간이 감지하기에는 너무 느린 시간이었다.

같은 날, 그린란드 동부의 1.2km 높이의 암석이 무너져 아래 빙하에 부딪혔다. 이로 인해 딕슨 피요르드(Dickson Fjord)의 바다로 떨어지는 거대한 바위와 얼음의 눈사태가 발생했다. 그 후 그곳에서 지역적인 거대 쓰나미가 형성되었고, 피요르드로 퍼졌다. 이 사건 발생 이후로 연구자들은 이 우연의 일치가 단지 우연의 일치였는가, 아니면 연관성이 있는가? 라는 의문을 품게 되었다.

쓰나미와 지진

이러한 산사태와 낙석은 드문 일이 아니며 이미 전 세계에서 관찰되었다. 이는 특히 그린란드와 같은 북극 지역에서 빙하가 빠르게 녹고 영구 동토층이 해빙되는 기후 변화에 의해 촉발된다. 이로 인해 가파른 경사면이 불안정해지고 미끄러지며 대규모 쓰나미가 발생한다.

피요르드와 기타 좁은 만과 호수에서 물에 떨어지는 잔해는 물이 특정 빈도로 앞뒤로 출렁이는 소위 세이체(seiches,정진(靜振), 공기나 바람의 영향으로 물결끼리 부딪쳐 파도가 머물러 있는 것처럼 보이는 수면 형태)라고 불리는 파괴적인 "정재파(定在波 standing wave)"를 일으킬 수도 있다. 결과적으로 파동은 서로 겹쳐지고 더 오랜 시간 동안 지속된다.

▲ 전후 비교: 이 이미지는 산사태 전후인 2023년 8월과 9월 딕슨 피요르드의 암석 봉우리와 빙하를 보여준다. © Søren Rysgaard / Danish Army

신비한 지진의 흔적을 따라

이 모든 일은 작년 그린란드의 암석 사태에서도 발생했다. 그러나 이번 사건과 의문의 지진이 관련이 있는지는 불분명했다. 이러한 사건으로 인해 글로벌 진동이 감지된 적이 없다. 지금까지 산사태와 쓰나미 지진으로 인해 최대 거리 30㎞ 내에서 짧은 지진만 관측됐다.

코펜하겐에 있는 덴마크 및 그린란드 지질조사국(GEUS)의 Kristian Svennevig가 이끄는 팀은 역학을 더 잘 이해하기 위해 9월 16일의 자연 현상을 더 자세히 조사했다. 이를 위해 연구진은 지구 지진계의 측정 데이터를 평가하고 이를 초저주파 측정, 위성 및 지상을 통한 토지 측량 등 다양한 지구물리학적 방법과 결합했다. 그들은 수학적 모델과 슈퍼컴퓨터를 사용하여 피요르드의 현지 조건을 상세하게 재현했다.

피요르드의 세이체(Seiche)는 9일 동안 지진을 일으켰다.

분석 결과 산사태 규모는 당초 예상했던 것보다 더 컸던 것으로 나타났다. 첫째, 약 2,500만 입방미터의 암석과 얼음이 딕슨 피요르드(Dickson Fjord)에 떨어졌다. 이번 산사태로 인해 200m 높이의 물보라와 110m 높이의 파도를 동반한 쓰나미가 발생했다. 파도는 몇 분 안에 해협에서 10km 이상 퍼져 며칠 동안 87초마다 피요르드에서 앞뒤로 휩쓸리는 7m 높이의 파도로 세이체를 형성했다. 이는 11.45밀리헤르츠의 주파수에 해당한다.

이 출렁임은 실제로 9일 동안 전 세계적으로 지진 신호를 측정할 수 있는 신비한 지진을 일으켰다. 지진은 세이체 지진과 거의 동일하고 비정상적으로 느린 리듬을 가졌다고 지질학자들은 말했다. 그들은 둘 사이의 작은 편차가 측정 데이터나 시뮬레이션의 부정확성 때문이라고 생각한다. 공동 저자인 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 스티븐 힉스(Stephen Hicks)는 “물의 출렁임이 지각을 통한 진동으로 기록되어 전 세계를 여행하며 며칠 동안 지속된 것은 이번이 처음이다”고 말했다.

▲ 산사태 발생 30분 전과 7분 후 촬영된 해당 지역의 위성 이미지다. © Planet Labs

딕슨 피요르드의 특징

스벤네비그(Svennevig)와 그의 동료들이 보고한 것처럼, 하루 종일 지속되는 전 지구적인 진동은 피요르드의 특별한 위치 때문에 가능했다. 이 좁고 굽어 있으며 가파른 해협에서는 바람이나 폭풍과 같은 외부 힘에 의해 세이체가 부채질되지 않고 며칠 동안 지속될 수 있다. 반대로 세이체는 특이한 공명 공간을 만났기 때문에 에너지를 거의 잃지 않았다.

"이런 진동이 가능하다는 사실은 딕슨 피요르드의 특별한 재산인 것 같다"고 슈투트가르트 대학의 공동 저자인 루돌프 비드머-슈니드릭(Rudolf Widmer-Schnidrig)은 강조한다. “지금까지 과학 문헌에는 이 주파수의 출렁거리는 진동이 너무 느리게 감소한다는 보고가 거의 없다. 우리의 관찰은 이 점에서도 독특하다.”

기후 변화는 연쇄 반응을 유발할 수 있다

이 연구는 빙하가 얇아지거나 영구 동토층이 녹는 것과 같은 기후 변화 관련 사건이 전체 지구 시스템에 영향을 미치는 인상적인 지구물리학적 현상으로 이어질 수 있는 예시적인 연쇄 반응을 설명한다. "이 사건에 관한 우리의 연구는 대기의 기후 변화, 빙권의 빙하 얼음 불안정화, 수권의 수역 이동, 암석권의 지구의 단단한 지각 사이의 복잡한 연관성을 놀랍게도 강조한다"고 Hicks는 말했다.

"기후 변화는 지구상의 일반적인 상황을 변화시키고 있으며 특이한 사건을 촉발할 수 있다"고 샌디에이고 캘리포니아 대학의 공동 저자인 앨리스 가브리엘(Alice Gabriel)은 요약했다. 외딴 딕슨 피오르드(Dickson Fjord)는 사람이 살지 않지만, 관광 유람선이 자주 이용하는 항로에 위치해 있다. 산사태 당일 근처에는 유람선이 없었다. 여전히 4m 높이의 파도에 의해 파괴된 72km 떨어진 비어 있는 연구 기지는 쓰나미 파도가 관광객들에게 어떤 결과를 가져올 수 있었는지에 대한 아이디어를 제공한다.
(Science, 2024; doi: 10.1126/science.adm9247)
출처: 미국과학진흥협회(AAAS), 유니버시티 칼리지 런던, 캘리포니아대학교 샌디에이고, 칼스루에 공과대학(KIT)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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