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남극에서 발견된 생물 종이 풍부한 숲, 9 천만년 된 잔존물.
백악기의 CO2값이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 높았다.
"당시 남극 지역에 주요 빙상이 없었을 것이다. 남극 전체는 조밀한 초목과 대기의 이산화탄소 값으로 덮여 있어야 한다."

남극의 열대 우림
남극에서 발견된 생물 종이 풍부한 숲, 9 천만년 된 잔존물

놀라운 발견 :
약 9천만 년 전 남극 대륙 서부에는 다양하고 종이 풍부한 열대 우림이 성장했다.
드릴 코어(Drill core: 시추암 조사)에서 밝혀진 것은, 4개월 동안 남극에 밤이 지속됐음에도 불구하고 나무뿌리, 꽃가루 및 기타 식물은 남극 근처에서도 온화하고 습한 기후가 우세했다는 것을 증명한다. 연구원들이 최근 "Nature" 저널에 보고한 것처럼 백악기의 CO2값이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 높았다는 것을 의미 할 수 있다. 이 내용은 "Nature"지 4월 2일자 표지를 장식했다.

▲ 물웅덩이와 늪지가 있는 온화한 열대 우림이 9천만 년 전 서 남극에서 보였을 것이다. 상상도 © 알프레드 베게너 연구소 / 제임스 맥케이

오늘날 남극 대륙은 춥고 살기에 적당하지 않는 곳이지만 항상 그랬던 것은 아니다.
초기 선사 시대 도마뱀이 2억 5천만 년 전에 그곳에 살았으며 심지어 거대한 *티나노사우르 조차도 약 9천만 년 전에 남부대륙에 갇혔음을 화석발견이 말해준다. 백악기 말기에 오늘날의 오리의 조상들도 공중을 날아다녔다. 이것은 백악기의 기후가 오늘날보다 훨씬 더 따뜻했기 때문에 가능했다.
*티타노사우르 [Titanosaur]
1억 3500만~6300만 년 전인 백악기에 남반구에 살았던 용각류 공룡. 길고 야윈 목과 채찍 모양의 꼬리를 지닌 것이 특징이다.

퇴적물 코어에 의한 시간 여행

그러나 남극의 백악기 온실 기후가 얼마나 따뜻한지, 빙하가 아직 남아 있는지는 여전히 불분명했다. "남극 북극권 남쪽 지역의 지질학적 증거가 거의 없기 때문에 그러한 환경 조건에서 북극 얼음이 여전히 존재할 수 있는지 논란의 여지가 있다"고 헬름홀츠 극해양연구센터Helmholtz Polar and Marine Research Center (AWI)의 알프레드 베게너 연구소(Alfred Wegener Institute) 요한 클라게스(Johann Klages) 와 그의 동료들은 설명한다.

이 질문에 답하기 위해 Klages와 그의 팀은 연구선 폴라스테른(Polarstern)을 타고 2017년 서남극 아문젠 해(Amundsen Sea)의 바닥에서 추출한 드릴 코어를 조사했다. 퇴적물 코어는 30m 70cm 깊이까지 연장되며 94~83.6 백만 년 전에 백악기 중기 동안 퇴적된 일부 암석층을 하단에서 가로지른다.

▲ 연구선 '폴라스테른'이 아문젠 해의 빙벽 앞에 있는 모습. © Alfred-Wegener-Institut

9천만 년 된 꽃가루와 나무뿌리

정확히 이 하한선은 흥미진진한 것들을 가져 왔다.
“우리가 처음 물가 기슭을 조사했을 때, 우리는 이 퇴적층의 특이한 색을 즉시 발견했다. 클라게스(Klages)는 “위의 퇴적층과는 매우 달랐다. 그와 그의 팀은 이 층들을 집중적인 화학적, 고생물학적, 광물학적 검사에 적용하고 고해상도 컴퓨터 단층 촬영 (CT)을 사용해 코어를 조사했다.

이미지는 거의 3미터의 드릴 코어를 뚥고 잘 보존된 화석 뿌리 망상조직을 보여주었다.
이 층에는 많은 침엽수림 식물뿐만 아니라 양치류와 최초의 꽃 피는 식물을 포함한 다양한 혈관 식물의 수많은 꽃가루와 포자가 포함돼 있다. 이 초기 피자식물 중 일부는 호주, 뉴질랜드 및 남극 대륙에서 가장 오래된 것이다고 연구원은 보고했다.

늪지가 있는 종이 풍부한 열대 우림

이 발견은 남극에 약 9 천만년 전에 종이 풍부하고 밀집된 초목이 있었음을 증명한다.
노스움브리아 대학교(Northumbria University)의 울리히 잘츠만(Ulrich Salzmann) 공동 연구원은 “많은 식물이 남아 9천3백만~8천3백만 년 전 서남극 해안 지역이 늪과 늪지대를 형성하여 침엽수와 고사리가 많은 온대 우림이 자랐음을 시사한다.”고 설명했다.

이 숲에서 우뚝 솟은 돌 조각(Podocarpaceae), 아라우카리아(araucaria;안데스 산맥이 원산지인 관상수) 및 나무고사리(tree ferns)가 상부 크라운 층을 형성했다. 클라게스(Klages)와 그의 동료들이 보고한 것처럼, 다른 양치류와 은나무과(*Proteaceae)의 대표자는 덤불을 형성했다. 이끼와 청록색 조류의 유물은 이 식물들 사이에 늪지와 얕은 물웅덩이가 있음을 증명한다.
*프로테아과(Proteaceae)는 프로테아목에 속하는 속씨식물 과의 하나이다. 남반구에 분포하며, 약 80개 속에 1,600여 종을 포함하고 있다. 버즘나무과, 연꽃과와 함께 프로테아목을 구성한다.

▲ 9 천만년 전 샘플 사이트의 위치 – 심지어는 극지방에 있었다. © Alfred-Wegener-Institute

남극에서도 온화한 기후

이것은 백악기 중기에는 남극에서도 온화한 조건이 지배하기에 더 따뜻했음이 분명하다.
연구원들은 화석 식물과 꽃가루 및 화학 분석을 사용해 이것이 어떻게 보이는지 정확하게 결정했다. 결과는 당시 독일의 경우보다 2도 정도 더 따뜻했다. 여름에는 기온이 19도, 수온은 최대 20도까지 상승했다. 비는 매년 약 1120mm 정도까지 풍부하게 내렸다.

“이 데이터는 백악기의 최남단 환경 조건을 알게해 준다.‘고 연구원들은 말한다. “남극이 기록된 것 보다 온화한 기후 조건이었다는 백악기 중반의 '온실 기후'를 드러내고 있다.”

극도의 밤 4개월

그에 대한 놀라운 점은 당시 남극 대륙이 아직 남극에서 멀지 않은 것으로 나타났다.
연구원들은 “우리는 남쪽 81.9°의 고생물 위도를 결정했다. 무성한 식물이 있는 온대 우림은 남극에서 약 900km 떨어져 있었다.”고 보고했다.

이것은 이 숲의 동식물이 겨울마다 4개월 지속되는 극지 밤을 거쳐야 한다는 의미다.
상황은 당시 최극단에서 살았던 공룡의 상황과 비슷했다. 온화한 기후의 이점도 있었지만 몇 달 동안 지속되는 일정한 어둠에 대처해야 했다. 햇빛이 부족한데도 불구하고 기온이 어떻게 온화하게 유지될 수 있는가는 선사 시대의 극지방 지역에서 수수께끼다.

▲ 이 발견은 "Nature"의 4월2일자 표지를 장식했다. © Alfred-Wegener-Institut/ J. McKay/ Nature, CC-by-sa 4.0

얼음이 없고 예상보다 많은 이산화탄소

이 수수께끼를 해결하기 위해 Klages와 그의 팀은 백악기 남극 대륙의 기후 조건을 고생물 기후 모델을 사용하여 재구성했다. 결과는 9천 만년 전, 서 남극에서 우세한 조건은 세 가지 조건에서만 가능하다. 당시 남극 지역에 주요 빙상이 없었을 것이다. 남극 전체는 조밀한 초목과 대기의 이산화탄소 값으로 덮여 있어야 한다. 이전에 생각했던 것보다 높아야 한다.

“우리의 연구까지, 백악기 시대의 전 세계 이산화탄소 농도는 약 1000ppm (parts per million)이라고 가정했다. 그러나 모델 시험에서 당시 남극의 기온에 도달하기 위해서는 1120에서 1680ppm의 값이 필요했다.”고 클라게스(Klages)의 동료 게리트 로만(Gerrit Lohmann)은 설명한다. 그래야만 4개월 동안 지속된 극심한 밤에도 온실효과가 기후를 온화하게 유지할 수 있을 정도로 강했을 것이다.

참고 : 2020 Nature; doi : 10.1038 / s41586-020-2148-5
출처 :
Alfred-Wegener-Institut
Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
Imperial College London, Northumbria University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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