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인류가 화석연료 사용을 중단하지 않는다면?
티핑포인트(3) - 팔레오세 에오세 극한 온난화 사건(PETM)
기사입력  2014/08/11 [16:56] 최종편집   
▲[흑해 : 중앙부의 수심 155m 이하(가장자리에서는 그보다 2배 더 깊은 지점 이하)에서는 용해된 황화수소 응집체가 퍼져 있기 때문에 산소가 없다. 그 결과 이곳에는 황세균만이 서식할 수 있는 죽은 지대가 형성되었다. 황세균의 대사활동의 부산물로 독가스인 황화수소가 생성되어 축적되고 있다. 황화수소가 포화상태에 이르면 대기로 분출될 것이다. 이러한 일이 전 지구적으로 여러 번 발생하였다.]


■지구온난화 Global Warming
인류가 화석연료 사용을 중단하지 않는다면?
티핑포인트(3) - 팔레오세 에오세 극한 온난화 사건(PETM
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인류가 화석연료 사용을 중단하지 않고 석유, 가스, 석탄을 모두 사용한다면 어떤 일이 벌어질까? 과학자들은 이 물음에 대하여 이미 정밀한 답을 갖고 있다.

5,500만 년 전 신생대 초기, 팔레오세와 에오세 경계 시점에 대기 중 이산화탄소의 농도가 1,000ppm으로 솟구쳐 오르고, 지구의 기온이 불과 수 천 년 만에 7℃ 가량 상승하여 십만 년간 지속되었다. 


이 사건을 ‘팔레오세-에오세 극한 온난화 사건’(Paleocene-Eocene Thermal Maximum, 약자로 PETM)이라고 부른다. 과학자들은 현재 지구가 처한 상황과의 유사성으로 말미암아 이 사건에 주목하였고, 대대적인 연구와 조사가 이루어진 끝에 그 전모가 상당히 밝혀졌다.


약 100년 후 대기 중 이산화탄소의 농도가 1,000ppm에 달하게 될 때 지구의 모습이 어떠할 것인가가 궁금하다면 이 사건을 자세히 들여다 볼 일이다. 설마 그렇게까지 오르겠냐고? 이렇게 묻는 당신은 지나친 낙관주의자일 지 모른다.

▲  [신생대 6,500만년간의 지구 온도를 나타낸 도표. 좌측 상단에 바늘 끝처럼 뾰족이 튀어나온 부분에 ‘PETM’이라고 표시되어 있다. 온도가 7℃ 가량 급상승하였음이 나타나 있다.]


해양컨베이어벨트의 변동과 메탄하이드레이트의 방출


당시 약 3조 톤의 탄소가 대기 중으로 유입되었다. 이 양은, 대략 인류가 오늘날 채굴하려는 화석연료의 양과 비슷하다. 이 많은 탄소가 어디에서 나타난 것일까?

PETM기 직전, 약 2~3℃ 가량 지구온난화가 발생하자 해양 순환은 드라마틱하게 변화한다. 물은 온도가 낮을수록, 염도가 높을수록 무겁다. 염도가 높은 표층 해수가 극지방으로 향하다가 점차 차가워지면 해양의 바닥으로 낙하하고, 심해저 물길을 통해 지구를 한 바퀴 돈다.


그런데, 지구 온난화가 발생하여 해수의 온도가 전반적으로 상승하게 되면 표층 해수가 침강하는 지점이 중위도 지역으로 내려오게 된다. 중위도 지역에서 가라앉는 표층 해수는 따뜻하기 때문에 해저에 도달하여 메탄수화물을 녹인다.


메탄수화물(methane hydrate)은 대륙붕 바다 퇴적층 상부에 얼음 결정의 형태로 자리 잡고 있다가 따뜻한 해류를 만나 녹게 된다. 대기 중으로 뿜어져 나온 메탄가스는 이산화탄소 보다 20배나 강력한 온실효과를 일으키다가 10년 정도 지나면 이산화탄소로 바뀌어 수 세기 동안 대기 중에 머물며 온난화를 유발한다.


그린란드 빙상은 절반 가량 녹아 없어지고, 남극의 거대한 빙상은 그 자체의 해빙이 시작된다. 얼음이 없는 행성으로 질주하는 것이다. 이 추세는 수십만 년 동안 역전되지 않는다.



황화수소의 분출


한편, 표층 해수가 고위도 지역이 아닌 중위도 지역에서 침강하게 되면 또 다른 심각한 문제가 발생한다. 차갑고 산소가 풍부한 물 대신 따뜻하고 산소가 적은 물이 심해저로 운반되는 것이다.


해수면의 유기물 시체가 끊임없이 심해저로 가라앉고 있는데, 이는 부패하면서 산소를 소모한다. 그러므로 표층 해수로부터 산소 공급이 중단되면, 심해저는 산소가 없는 환경에 처하게 되고, 그때부터 바다는 매우 다른 바다로 변모한다.


캘리포니아 주립대학의 리 쿰프 교수 등은 2005년 <지올로지>라는 학술지에 획기적인 논문을 발표했다. 논문의 요지는 이런 것이다. 심해가 무산소 환경으로 되면 산소를 피해 침전물 속에 숨어 있던 ‘황세균’이라는 미생물이 밖으로 나와 그곳을 장악한다.


황세균은 대사활동의 결과 ‘황화수소’라는 유독가스를 만들어 내는데, 그 농도가 일정한 한계에 이르면 바다를 뚫고 나와 대기 중으로 퍼진다. 쿰프의 계산에 따르면 황화수소 방출에 의하여 해양 생물은 물론 육지생물도 모두 없애고도 남을 양이라는 것이다. 이러한 일은 지구 역사에서 반복하여 발생하였다.


녹색하늘 아래서


고생물학자이자 고기후학자인 피터워드PETER D. WARD는 ‘녹색하늘 아래서’라는 책에서 위와 같은 기후위기 끝에 도달하게 될 세상을 다음과 같이 묘사하고 있다. 좀 길게 인용하더라도 용서하시길.

“아침 기온이 섭씨 49도에다 바람도 없고 그늘을 만들 나무도 없다. 더욱 놀라운 것은 바다다. 젤라틴처럼 걸쭉한 파도가 느린 동작으로 천천히 해변을 훑는다. 해안부터 수평선까지 온통 보랏빛 일색이다. 수면을 깨뜨리는 물고기 한 마리, 먹이를 찾는 새 한 마리 보이지 않는다. 모든 해양은 30미터 두께의 보라와 녹색 세균 수프로 뒤덮였다. 끈적이는 기름띠 같은 수면을 뚫고 거품이 트림을 한다. 황세균이 배출하는 황화수소다. 머리 위 저 높은 곳에 얇은 구름이 덮였다. 우리는 녹색의 하늘을 이고 있고, 하늘은 죽음과 독약 냄새를 풍긴다.”





이치선 /서울대 물리학과 · 변호사

재창간 220호 








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