온실가스 아닌 바다가 고대 기후를 좌우했다

남극 앨런 힐스(Allan Hills)에서 채취한 100만 년 된 빙하 코어 분석 결과, 지난 300만 년간 지구 기후 변화를 주도한 것은 이산화탄소(CO2)가 아닌 해양 열 함량이었던 것으로 밝혀졌다. 수요일 국제 학술지 《네이처(Nature)》에 발표된 두 편의 연구는 온실가스 농도는 비교적 안정적이었던 반면, 해양 온도는 극적으로 변동했다는 사실을 처음으로 입증했다.

우즈홀 해양연구소(WHOI)의 사라 섀클턴(Sarah Shackleton) 박사가 이끈 COLDEX 연구팀은 고대 공기 방울에 갇힌 희가스 비율을 분석해 당시 해양 온도를 복원했다. 연구진은 해양 열 함량 변화가 CO2나 메탄(CH4) 변동보다 훨씬 더 큰 폭으로 요동쳤음을 확인했다. 이는 과거 기후 전환 메커니즘에 대한 기존 이해를 근본적으로 뒤흔드는 발견이다.

100만 년 전 공기가 밝힌 진실

연구팀이 주목한 것은 남극 빙하에 갇힌 '타임캡슐'이었다. 앨런 힐스 블루아이스 지역(BIA)에서 시추한 얕은 빙하 코어는 310만 년 전부터 40만 년 전까지의 대기 샘플을 담고 있었다. 빙하 속 공기 방울에 포함된 희가스(noble gas) 비율은 당시 해수 온도를 간접적으로 알려주는 '자연 온도계' 역할을 했다.

분석 결과, 플라이스토세(Pleistocene) 초기의 CO2와 메탄 농도는 최근 80만 년간 관측된 범위 내에 머물렀다. 반면 해양 열 함량은 같은 기간 동안 극심한 진폭으로 변화했다. 연구진은 "온실가스만으로는 설명할 수 없는 온도 변동이 존재했다"며 "해양 순환 패턴의 변화가 핵심 동인이었을 가능성이 높다"고 밝혔다.

기후 이론의 패러다임 전환

이번 발견은 지구 기후 시스템에 대한 기존 모델에 중요한 수정을 요구한다. 그간 과학계는 빙하기와 간빙기를 오가는 주기적 기후 변화가 주로 대기 중 온실가스 농도에 의해 조절된다고 봤다. 하지만 300만 년이라는 장기 스케일에서 보면, 해양이 훨씬 더 강력한 기후 조절자로 작용했던 것이다.

특히 100만 년 이상 된 고대 빙하에서는 빙하-간빙하 주기의 변동성이 감쇠된 채 장기 평균값만 남아 있었다. 이는 빙하 혼합과 압축으로 인한 자연스러운 현상이지만, 역설적으로 장기 기후 추세를 파악하는 데는 더 유용한 정보를 제공했다.

현대 기후 위기 해법의 단서

연구진은 이번 연구가 과거 기후 이해뿐 아니라 현재 진행 중인 기후 위기 대응에도 시사점을 준다고 강조한다. 해양 순환이 과거 기후 변화의 핵심 동력이었다면, 현재 인간 활동으로 인한 해수 온난화와 순환 패턴 변화 역시 예상보다 훨씬 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

미국 국립과학재단(NSF) 남극 프로그램을 통해 수행된 이 연구는, 남극 조약에 따라 수집된 빙하 코어 데이터를 USAP-DC(미국 남극 프로그램 데이터 센터)에 등록해 국제 과학계와 공유할 예정이다. 연구팀은 앨런 힐스 지역에서 추가 시추 작업을 진행 중이며, 더 오래된 시기의 기후 기록을 확보할 계획이다.

앞으로의 전망 [AI 분석]

이번 연구는 기후 과학의 새로운 연구 방향을 제시할 가능성이 높다. 첫째, 기후 모델링에서 해양 열 함량과 순환 패턴의 역할이 재평가될 것으로 보인다. 기존 모델들이 온실가스 중심으로 설계되었다면, 향후 모델은 해양-대기 상호작용을 보다 정교하게 반영해야 할 것이다.

둘째, 남극과 그린란드 등 극지방에서 더 오래된 빙하 코어를 확보하려는 시도가 가속화할 가능성이 크다. 300만 년 이상 거슬러 올라가는 기후 기록은 지구 시스템의 근본적 작동 원리를 이해하는 열쇠가 될 수 있기 때문이다.

셋째, 현재의 급격한 해수 온난화가 과거보다 훨씬 빠른 속도로 진행되고 있다는 점에서, 해양 기반 기후 대응 전략의 중요성이 부각될 것으로 예상된다. 다만 해양 순환 메커니즘은 대기보다 훨씬 복잡하고 예측이 어려워, 관련 연구에 상당한 시간과 자원이 투입되어야 할 것으로 전망된다.