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- 남극 대륙의 떠다니는 빙붕은 바다와 빙하 사이의 중요한 완충 역할
- 로봇 잠수정에 의한 음파 매핑, 예상치 못한 복잡 형태
- AUV는 서남극 아문센해의 Dotson Ice Shelf 아래 동굴로 17km를 잠수
- 밑면은 폭과 길이가 200~2천미터에 달해 높이가 5m 거꾸로 된 고원, 테라스도 있어
- 로봇은 2024년 Dotson Ice Shelf 아래로 다이빙하는 동안 흔적도 없이 사라져

빙붕 밑면에는 놀라운 사실이 드러난다.
다이빙 로봇이 남극 빙붕 아래 예상치 못한 구조물을 매핑했다.

거꾸로 된 풍경:
남극 대륙 빙붕의 밑면은 구조가 놀라울 정도로 복잡하며 예상치 못한 형태를 보여준다. 로봇 잠수정에 의한 음파 매핑으로 밝혀졌다. 사진에는 ​​해류에 의해 움푹 들어간 균열과 동굴 외에도 최대 70m 길이의 모래 언덕 모양의 함몰 지역, 구불구불한 "강", 가파른 가장자리가 있는 테라스도 나타났다.  

▲ 이러한 곡선 구조는 남극 대륙의 도슨 빙붕(Dotson Ice Shelf) 밑면에 최대 400미터 길이로 함몰된 형태다. 이 특이한 모양이 정확히 어떻게 형성되었는지는 아직 불분명하다. © Filip Stedt / University of Gothenburg

남극 대륙의 떠다니는 빙붕은 바다와 빙하 사이의 중요한 완충 역할을 한다. 수백 미터 두께의 얼음층은 내륙에서 유입되는 큰 얼음 흐름을 제동하는 역할을 하며 따뜻한 바닷물로부터 얼음 앞부분을 보호한다. 그러나 빙붕과 떠다니는 빙하 혀가 줄어들고 아래에서 비워지는 것은 바로 이 물이다. 거대한 판 모양의 빙산이 빙붕의 균열을 통해 반복적으로 부서진다.

▲ 연구팀은 자율 다이빙 로봇을 사용하여 떠다니는 빙붕의 아래쪽 지도를 작성했다. © Anna Wahlin/Science Advances

얼음 선반 아래로 다이빙

떠다니는 빙상의 밑면은 어떤 모습일까? 이를 알아보기 위해 예테보리 대학의 Anna Wåhlin이 이끄는 팀은 자율 다이빙 로봇을 얼음 아래로 보냈다. AUV는 서남극 아문센해의 Dotson Ice Shelf 아래 동굴로 17km를 잠수했다. 다중 빔 소나를 사용해 얼음 밑면의 지도를 작성했다. 동시에 센서는 빙붕 아래 바닷물의 온도, 해류, 염도를 기록했다.

▲ 논문에서 논의된 과정을 보여주는 스케치. (출처: Swirls and scoops: Ice base melt revealed by multibeam imagery of an Antarctic ice shelf / Science Advances)

Wåhlin은 “달의 뒷면을 처음으로 본 것과 약간 비슷하다”라고 말했다. “이전에는 위성 데이터와 얼음 코어만 있었다. 다이빙 로봇을 빙붕 동굴 속으로 조종함으로써 우리는 이제 얼음 밑면에 대한 고해상도 지도도 받게 된다.” 이미지 중 일부는 예상되는 결과를 보여준다. 강한 해류가 형성되는 빙붕의 서쪽 부분이다. 얼음의 밑면, 얼음의 밑면은 다소 매끄러우며 큰 얼음 주변 영역에 균열이 증가하여 녹는 속도와 침식 속도가 증가한다.

거꾸로 된 풍경

그러나 빙붕의 다른 지역에서는 지도 작성을 통해 빙붕 밑면에 이전에 알려지지 않은 구조물이 마치 거꾸로 된 풍경처럼 예상치 못한 풍부함을 드러냈다. 폭과 길이가 200~2,000미터에 달하고 높이가 5미터에 달하는 거꾸로 된 고원과 테라스가 있다. Wåhlin과 그녀의 팀은 “R1 지역에서는 5~10개의 테라스가 결합되어 5~40m 깊이의 구조물을 형성한다”고 보고했다.

지도에는 또한 얼음 밑면에 구불구불한 강과 같은 구조와 수로가 표시되어 있다. “우리는 이미 빙붕 바닥이 예상보다 더 복잡할 수 있다는 초기 징후를 갖고 있었다. 하지만 잠수정 로봇은 우리에게 더 완전하고 포괄적인 그림을 제공했다”고 매니토바 대학의 공동 저자인 Karen Alley는 말했다.

▲ 이미지에는 빙붕 아래쪽에 복잡하고 테라스 같은 구조물이 드러났다. © Filip Stedt / University of Gothenburg

얼음 아래의 "듄스"

특히 놀라운 것은 얼음 밑면에 모래 언덕의 흔적을 닮은 거대한 구조물이 있다는 것이었다. “이 눈물 모양의 움푹 들어간 곳은 폭이 20~170미터이고 높이는 2~50미터라고 연구진은 보고했다. 거꾸로 된 얼음 언덕의 75개 이상의 예는 놀라운 자기 유사성을 보여준다. 일반적으로 육지 사막의 많은 모래 언덕처럼 앞면이 가파르고 둥글며 끝이 더 평평하고 길었다.

연구자들은 이러한 모래 언덕과 같은 함몰이 빙하 아래 물 흐름의 비대칭 나선형 편향에 의해 생성된 것으로 의심한다. 지구의 자전으로 인해 발생하는 코리올리 힘은 해류를 측면으로 편향시켜 소위 에크만 나선을 생성한다. 침식을 통해 이러한 나선형 난류는 모래 언덕을 형성하고 대형 얼음 테라스 측면에 나선형 패턴을 형성한다고 Wåhlin과 그녀의 동료들이 설명했다.

▲ 예상외로, 이러한 거꾸로 된 모래 언덕 같은 함몰은 얼음 아래쪽에도 있었다. © Filip Stedt / University of Gothenburg

답이 없는 질문과 실종된 다이빙 로봇

그럼에도 불구하고 일부 질문에는 답이 없다. Wåhlin은 "매핑을 통해 우리가 지금 자세히 살펴봐야 할 많은 데이터를 얻었다"며 “빙하 밑바닥의 해빙에 관한 이전의 많은 가정이 너무 근시안적이라는 것은 이미 분명하다. 일반적인 모델은 여기서 볼 수 있는 복잡한 패턴을 설명할 수 없다. 여기에는 추가 매핑 및 다이빙 임무가 필요하다”고 말했다.

그러나 다이빙 로봇 "Ran"은 실종됐다. 2024년 Dotson Ice Shelf 아래로 다이빙하는 동안 흔적도 없이 사라졌다. "결과적으로 우리는 우리가 기대했던 모든 데이터를 아직 받지 못했다"고 Wåhlin은 말했다. “이제 우리는 Ran을 교체하고 이 중요한 작업을 계속할 수 있기를 바란다. 이는 남극 빙상의 미래를 이해하는 데 필요하기 때문이다.”
(Science Advances, 2024; doi: 10.1126/sciadv.adn9188)
출처: 예테보리 대학교, 이스트 앵글리아 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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