남극 서부 빙하의 삼중고

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-08-21 21:33:57
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* 따뜻한 공기와 따뜻한 바닷물 외에도 남극 거대 얼음을 지열 에너지가 가열
* 2017년 연구에 따르면, 이 균열 지대 얼음 아래에 화산이 숨겨져 있다.
* 서남극 빙상의 이 취약한 부분이 밑에 있는 암석권의 역학과 강하게 연결되어 있어

남극: 지열이 빙하를 가열하고 있다.
지열은 남극 서부 대륙의 강한 얼음 용해를 가속 시키고 있다.


삼중 열:
서부 남극 대륙의 일부 빙하는 지하 측정에서 밝혀진 것처럼 세 가지 다른 열원을 견뎌야 한다. 따뜻한 공기와 따뜻한 바닷물 외에도 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)와 같은 남극 거대 얼음도 지열 에너지가 가열하기 때문이다. 그 원인은 많은 열이 상승하는 이 지역 아래에 있는 특히 얇고 부서진 지각이다. 

▲ 남극 서부의 스웨이츠 빙하는 특히 빨리 녹는다. 최근 지열 매핑이 그 이유를 밝혀냈을 수 있다. © NASA


남극 서부는 전 세계적으로 얼음이 녹는 핫 스팟 중 하나이며, 얼음 손실은 돌이킬 수조차 없다. 아문센 해(Amundsen Sea)의 큰 빙하는 바다로 돌출된 얼음 혀가 두 번 따뜻해져 특히 빠르게 해빙된다. 즉, 위에서 온 온화한 공기와 아래에서 따뜻한 바닷물이 유입되는 것이다. 이 깊은 물은 이미 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)의 아래쪽에 있는 1km 크기의 동굴을 집어삼켰다.

빙하 아래 얇은 지각

Bremerhaven에 있는 Alfred Wegener Institute(AWI)의 리카르다 지아덱(Ricarda Dziadek)이 이끄는 팀은 최근 세번째 열원이 있다는 것을 발견했다.

연구를 위해 그들은 서부 남극 대륙의 빙하 아래 지각의 특수 지질학을 조사했다. 동쪽 남극 대륙의 거대한 대륙붕과 달리 지각의 이 부분은 얇고 수많은 균열과 해구로 갈라져있다. 2017년 연구에 따르면, 이 균열 지대 얼음 아래에 화산이 숨겨져 있다. 

▲ 아문센 해에 있는 큰 빙하의 위치와 얼음 손실 © Ricarda Dziadek

이 지역 위에 있는 큰 얼음 흐름에 대해 무엇을 의미할까?
지아덱(Dziadek)과 그녀의 팀은 헬리콥터로 아문센 만(Amundsen Bay)의 빙하 위에서 자기장 측정을 수행하고 이전 자기 매핑의 데이터로 이를 보완했다. 이 데이터는 지구의 내부에서 지각을 통해 표면으로 상승하는 열의 양을 결정하는 데 사용할 수 있다.

공저자인 영국 남극 조사국(British Antarctic Survey)의 파우스토 페라치올리(Fausto Ferraccioli)는 "자기장 데이터에서 지열 전류를 유도하는 것은 지하의 특성에 대해 거의 알려지지 않은 지역에서 주로 사용되는 검증된 방법이다"고 설명했다.

증가된 열 흐름 영역

결과:
“저희 측정 데이터에 따르면 지각의 두께가 17~25km에 불과한 곳에서 제곱미터당 최대 150mW(밀리와트)의 지열이 발생한다. 이것은 독일 라인 상부 계곡(Upper Rhine Valley)과 도아프리카 리프트 계곡(East African Rift Valley) 지역에서 측정된 값에 해당한다고 Dziadek은 보고했다. 이 얇고 열전도율이 높은 지각 띠는 엘스워스(Ellsworth) 산맥의 가장자리에서 Byrdsenke 너머 Thwaites 및 Pope 빙하 아래로 그리고 Amundsen Bay의 선반 지역까지 확장된다.

이 지열의 어느 정도가 실제로 빙하의 얼음 바닥에 도달하는지 아직 명확하지 않다.
Dziadek의 동료 카르스텐 골(Karsten Gohl)은 "빙하 밑면의 온도는 여러 요인에 따라 달라진다.

예를 들어, 하층토가 촘촘한 암석으로 구성되어 있는지 아니면 1m 두께의 물에 젖은 퇴적물로 구성되어 있는지에 대한 질문에 따라 다르다"고 설명했다.

데이터에 따르면 Thwaites와 Pope Glaciers 아래의 지하 표면은 더 두껍고 방해받지 않는 지각으로 평소보다 따뜻할 수 있다. 

▲ 그림 2: 서남극의 아문센 해 구역에서 새로운 자기 이상 격자와 퀴리 깊이 추정치. (출처: 관련 논문 High geothermal heat flow beneath Thwaites Glacier in West Antarctica inferred from aeromagnetic data Ricarda Dziadek, Fausto Ferraccioli & Karsten Gohl )

빙하 얼음용 바닥 난방

이것이 확인되면 서부 남극 대륙의 큰 빙하도 일종의 바닥 난방에 노출될 수 있으며, 그 역학에 잠재적인 결과가 발생할 수 있다. 또는 일정한 물막이 표면을 형성한다. 이 두 가지 모두 얼음 덩어리가 땅 위로 더 쉽게 미끄러진다는 것을 의미한다”고 Gohl은 설명했다.

이것은 Thwaites Glacier와 Amundsen Sea의 다른 얼음 흐름이 왜 그렇게 빠르게 줄어들고 있는지 설명할 수 있습니다. 그들은 공기, 물, 심토의 3면에서 가열됩니다. "우리의 결과는 서남극 빙상의 이 취약한 부분이 밑에 있는 암석권의 역학과 강하게 연결되어 있음을 시사합니다"라고 팀은 말했다.
▲ 그림 3: 아문센 해 구역의 지열 열 흐름, 암석권 탄성 두께 및 자기 이상 분포. (출처: 관련논문)

스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)가 뚫린다.

연구원들의 말이 맞는지는 곧 알게 될 것이다.
국제 극지 연구원 팀이 현재 현장에서 Thwaites Glacier를 조사하고 있다. 무엇보다도 빙하 바닥까지의 시추공과 관련 열 흐름 측정이 수행된다. 그들의 결과는 서부 남극 대륙의 새로운 열 흐름 지도를 종합적으로 확인할 수 있는 기회를 제공한다.
(Communications Earth & Environment, 2021; doi: 10.1038/s43247-021-00242-3)

출처: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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