북극의 온도가 높아지며 북극 지역의 영구적으로 얼어붙어 있던 땅인 영구동토층(permafrost)이 녹고 있습니다. 그런데 북극에서 영구동토층만 녹고 있는 게 아닌 것 같습니다. 한 때 얼음으로 뒤덮힌 땅이 녹으면서 노출된 암석 역시 산성 용액 때문에 녹고 있습니다.
북극에서는 지구상 어느 곳보다도 두 배 이상 빠른 온난화가 진행 중입니다. 해빙은 급속도로 줄어듭니다. 이로 인해 햇빛을 반사시켜줄 빙하가 부족해지고 이는 결국 해수의 온도 상승을 가속화합니다. 그러면서 영구동토층 역시 녹고 있는 건데요.
영구동토층에는 광물이 풍부합니다. 이 광물들은 얼음이 녹으면서 밖으로 방출됩니다. 이렇게 노출된 광물들은 동토층 밖으로 나오며 화학적 풍화작용에 취약해집니다. 참고로 화학적 풍화작용이란 노출된 암석이 물이나 대기의 성분과 화학 반응을 해 암석의 화학 성분이 변하면서 잘게 부스러지거나 용해되는 작용을 말하는데요. 가령, 정장석이 이산화탄소가 녹아있는 산성비를 맞으면 가수분해 작용으로 인해 고령토가 되고, 이것이 또 화학적 풍화작용을 거쳐 보크사이트가 되기도 합니다.
열카르스트(thermokarst)란 무엇?
미국 지질조사국(USGS)에 따르면, 북극의 영구 동토층이 녹으면서 열카르스트(thermokarst)라는 작용을 통해 북극의 풍경도 바뀌고 있다고 합니다. 열카르스트(thermokarst)란, 지구온난화가 진행됨에 따라 영구 동토층이 녹으며 영구 동토층의 지반이 붕괴하며 지표에 호수나 싱크홀, 혹은 습지 등이 형성되는 것을 말하는데요.
연구팀은 다른 지역보다 얼음과 퇴적물이 많은 서부 캐나다의 영구 동토층에서 열카르스트 작용이 광물의 풍화 작용에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 연구를 진행했습니다. 그 결과 영구동토층이 녹은 해빙수에 황산이 포함돼 있다는 사실을 알아냈습니다. 이 황산은 암석을 침식시키고 이산화탄소를 방출시킵니다. 이 같은 작용은 지구 기후에 광범위한 영향을 끼칠 수 있다고 하는데요.
영구동토층이 녹으면서 메탄, 이산화탄소와 같은 온실가스를 배출한다는 건 이미 알려진 사실입니다. 하지만 이번 연구는 영구동토층이 녹을 때 방출되는 이산화탄소가 어디에서 나왔는지 근원지를 알려준다는 점에서 의미가 있습니다. 영구 동토층에는 약 1조 4천억 톤의 탄소가 저장된 것으로 분석되는데요.
영구동토층의 퇴적물이 어떤 성분으로 이뤄져 있는가에 따라 용해수에 황산이 포함될 수도, 탄산이 포함될 수도 있습니다. 황화광물이 풍부한 곳에서는 황산이 만들어져 암석을 침식시키며 대기 중으로 이산화탄소를 방출시킵니다. 반면, 석회암이 풍부한 곳에서 풍화 작용이 일어나며, 탄산은 오히려 대기 중 이산화탄소를 포획하게되는데요. 이러한 두 작용은 지질학적 시간 동안 기후 조절에 도움을 줬습니다.
하지만 현재 영구동토층에 황산을 만들어낼 수 있는 황산염광물이 어느 정도 포함돼 있는지 정확히 알지 못한다고 합니다. 따라서 연구진은 두 화학적 풍화작용 간의 균형이 어떻게 이뤄지는가에 대해서는 언급하고 있지 않습니다. 이 연구에 참여했던 앨버타대학교 Scott Zolkos 교수는 과학매체인 "화석연료 사용이나 개간으로 인해 발생하는 이산화탄소에 경우 우리가 근원지를 알기 때문에 충분히 제어할 수 있을 것"이라며 "하지만 영구동토층이 한 번 녹기 시작하면서 이산화탄소나 메탄을 방출하면, 이는 우리가 제어할 수 없을 것"이라고 전했습니다. 이 연구는 <Geophysical Research Letters>에 게재됐습니다.
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