지구, '화산' 분출로 스스로 대기 중 이산화탄소 제거해 온도 낮추고 있었다

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[인사이트] 강유정 기자 = 언제 시뻘건 용암을 분출할지 모르는 화산은 보통 신비롭고 아름답지만 두려움의 대상으로 인식된다.

특히 활화산이 있는 지역 주민들은 이 때문에 늘 불안에 떨곤 한다.

그런데 최근 이런 화산의 긍정적인 작용이 새롭게 알려져 놀라움을 주고 있다.

지난 27일(현지 시간) 영국 일간 메트로의 보도에 따르면 최근 화산의 사슬이 대기 중 이산화탄소를 제거하고 이로 인해 지표면의 온도를 안정화했다는 연구 결과가 나왔다.

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영국 사우샘프턴대, 호주 시드니대, 호주 국립대, 캐나다 오타와대, 영국 리즈대 국제협동연구팀은 지난 4억 년 동안 화산이 지구, 해양, 대기에 끼치는 영향을 연구했다.

연구진에 따르면 화산이 분출하면서 대기 중에 분출된 이산화탄소가 다시 제거되는 것은 지표면에서 자연적으로 분해되고 용해되는 것을 '화학적 풍화'라고 하는데 마그네슘과 칼슘과 같은 풍화의 산물이 강을 통해 바다로 흘러 들어가 이산화탄소를 가두는 미네랄을 형성하기 때문이라고.

이 피드백 메커니즘이 대기 중 이산화탄소 수치를 조절하며 지질학적 시간에 따라 대기의 이산화탄소 수준을 조절하고 이로 인해 지구의 기후를 조절한다고 한다.

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사우샘프턴 대학의 지구과학 부교수이자 튜링 연구소의 연구원인 톰 거논(Tom Gernon) 박사는 "이런 점에서 지구 표면의 풍화는 지질학적으로 온도 조절기 같은 역할을 한다"라고 설명했다.

하지만 "지구 시스템의 복잡성 때문에 근본적인 제어가 어떻게 이뤄지는지는 아직 판단하기 어렵다"라고 덧붙였다.

호주 국립대 해양 및 기후 변화 교수이자 이 연구의 공동 저자인 엘코 롤링(Eelco Rohling)은 "많은 지구과학적 과정이 서로 연결돼 있으며 과정과 그 영향 사이에는 상당한 시차가 있다"라면서 "따라서 지구 시스템 반응 내에서 특정 프로세스의 상대적 영향을 파악하기 힘들었다"라고 전했다.

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연구진들은 이번 연구를 위해 기계 학습 알고리즘과 판 구조 재구성을 통합해 새로운 지구 네트워크를 구축했다.

그리고 이를 통해 지구 시스템 내에서 지배적인 상호 작용과 시간이 지남에 따라 진화한 방식을 식별할 수 있었다.

연구진은 대륙에 줄지어 있는 화산들(화산호)이 지난 4억 년 동안 풍화 강도의 가장 중요한 동인이라는 것을 발견했다.

오늘날의 대륙 화산호는 남미의 안데스산맥과 미국의 캐스케이드산맥에 있는 일련의 화산을 예로 들 수 있다.

이 화산은 지구상에서 가장 높고 가장 빠르게 침식되는 지형에 속하며 암석이 파편화되고 화학적으로 잘 반응해 빠르게 풍화되어 바다로 흘러 들어간다.

논문의 공동 저자이자 사우샘프턴 대학 지구화학 교수 마틴 팔머(Martin Palmer)는 "한편으로 이 화산들은 대기의 이산화탄소 수준을 증가시킬 만큼 많은 양의 이산화탄소를 방출했지만 반면에 급격한 풍화 반응을 통해 대기 중의 이산화탄소를 제거하는 데 도움이 됐다"라고 설명했다.

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팔머 교수는 이어 "하지만 불행히도 자연이 기후 변화로부터 우리를 구해줄 것이라는 희망을 나타내지는 않는다"라면서 "오늘날 대기 중의 이산화탄소 수준은 지난 300만 년 중 어느 때보다 높으며 인간이 배출하는 이산화탄소의 양은 화산의 배출량보다 약 150배 많다"라고 덧붙였다.

또한 과거에 지구를 구한 것으로 보이는 대륙의 화산호는 현재의 이산화탄소 배출량을 상쇄하는 데 필요한 규모로 존재하지는 않는다고.

그러면서도 연구진들은 이번 발견이 우리 사회가 기후 위기를 어떻게 관리해야 하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공한다고 강조했다.

또한 화학 반응 속도를 높이기 위해 암석을 분쇄해 육지에 퍼뜨리는 인공적인 암석 풍화 작용이 안전하게 제거하는 데 중요한 역할을 할 수 있다고 제안했다.

연구 결과는 그러한 계획이 화산호 환경에서 발견되는 것과 같은 칼슘-알칼리성 화산 물질(칼슘, 칼륨, 나트륨이 함유된 물질)을 사용해 그러한 계획을 최적으로 전개할 수 있음을 보여준다.

거논 박사는 "이는 기후 위기에 대한 확실한 해결책은 아니다"라면서 "IPCC(기후 변화에 관한 정부간 협의체)의 완화 경로에 따라 이산화탄소 배출량을 완전히 줄여야 한다"라고 말했다.

한편 이번 연구는 세계 유명 학술지 '네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)'에 실렸다.