요약:
새로운 연구에 따르면 약 2,000년 전에 지구의 북극에 있던 고대 빙상의 잔해가 다시 팽창하기 시작했습니다. 이는 지구가 다음 빙하기의 초기 과정을 시작했음을 의미할 수 있습니다. 그러나 인류의 산업화가 발전하면서 온실가스 배출이 계속 증가하고, 지구 기온도 계속 상승하다가, 이러한 팽창 추세는 결국 20세기 중반에 역전되었습니다. 연구자들은 인간 활동이 지구의 장기적이고 상당히 규칙적인 빙하 시대 주기를 방해했을 수 있다고 믿습니다.
컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구 관측소의 지구화학자인 니콜라스 영(Nicholas Young)과 동료들이 수행한 이 연구는 2026년 10월 22일 사이언스 저널에 게재되었습니다. 연구팀은 캐나다 배핀 섬의 반스 만년설을 분석하여 북미 고대 로렌타이드 빙상의 마지막 중요한 잔존물의 팽창과 후퇴 역사를 재구성하여 다음 빙하기가 시작되었는지 여부를 판단할 수 있는 새로운 증거를 제공했습니다.
로렌타이드 빙상(Laurentide Ice Sheet)은 한때 오늘날의 캐나다와 미국 북부 대부분을 덮고 있었습니다. 그것은 과거 빙하기 동안 북미에서 가장 큰 얼음 덩어리 중 하나였습니다. 약 20,000년 전에 이 빙상은 북미 대륙의 거의 30%를 덮을 정도로 최대 크기에 도달했습니다. 남쪽 가장자리는 오늘날의 일리노이 주까지 확장되었으며 일부 지역의 얼음 두께는 3km가 넘었습니다. 기후가 점차 따뜻해지면서 만년설은 계속 녹고 결국 캐나다 북극에는 얼음이 몇 개만 남게 됩니다. 그 중 반스 아이스 캡(Barnes Ice Cap)은 연구자들의 조사의 초점이 되었습니다.
지구가 항상 같은 기후 상태에 있는 것은 아닙니다. 지난 260만년 동안 지구는 빙하기와 간빙기의 교대를 반복적으로 경험했습니다. 빙하기 동안 북반구에서는 대규모 빙상이 확장되었습니다. 간빙기에는 비교적 따뜻했고 빙상은 점차 후퇴했습니다. 우리가 현재 살고 있는 홀로세는 약 11,700년 전에 시작되었으며 간빙기였습니다.
과학자들은 오랫동안 지구 궤도와 자전축 방향의 느린 변화가 고위도에서 받는 태양 복사열을 변화시키며, 특히 여름 기온에 영향을 미친다고 믿어 왔습니다. 여름에는 북극이 시원해지면서 겨울에 쌓인 눈이 여름에 녹을 가능성이 낮아지고 점차 두꺼운 얼음이 형성됩니다. 얼음과 눈이 햇빛을 반사하는 능력은 맨 땅보다 훨씬 높기 때문에 국지적으로 흡수되는 태양 에너지를 더욱 감소시키고 빙상의 팽창에 도움이 되는 피드백 메커니즘을 형성합니다.
그러나 다음 빙하기가 언제 시작될 것인지에 대해서는 논란이 있어왔다. 일부 이전 기후 모델에서는 인간 활동의 영향이 없더라도 지구상의 현재 간빙기는 여전히 수만 년 동안 지속될 수 있다고 믿습니다. 2016년 모델링 연구에서는 산업 혁명 이전의 지구가 빙하기가 시작되는 조건에 가까웠을지 모르지만 실제로는 그 문턱을 넘은 적이 없다고 제안했습니다.
이 문제를 더욱 명확히 하기 위해 연구팀은 반스 만년설 근처의 고대 식물 유적에 대한 상세한 분석을 실시했습니다. 빙상이 후퇴하면 원래 얼음으로 덮여 있던 땅이 다시 노출되어 이끼와 같은 식물이 자랄 수 있습니다. 그리고 빙상이 다시 팽창하면 이 식물들은 얼음으로 덮여 저온 환경에서 보존될 것입니다. 오늘날 만년설의 가장자리가 계속해서 물러나면서 수백 년에서 수천 년 동안 묻혀 있던 식물의 유적이 다시 표면화되어 연구자들에게 빙상의 역사를 재구성할 수 있는 자연 기록 보관소를 제공하고 있습니다.
연구팀은 이전에 얼음으로 덮여 있던 88개 식물 샘플에 대해 새로운 방사성 탄소 연대 측정을 실시했습니다. 식물이 죽은 후, 그 조직에 있는 방사성 탄소는 시간이 지남에 따라 붕괴되어 연구자들이 식물이 언제 다시 팽창하는 빙상으로 덮였는지 판단하는 데 도움이 됩니다. 또한 연구진은 암석에 있는 베릴륨-10을 분석했습니다. 이 동위원소는 암석이 우주선에 노출될 때 축적되므로 문제의 표면이 언제 얼음 덮개에서 떨어져 나왔는지를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 데이터를 인근 만년설에서 이전에 발표된 186개의 방사성탄소 연대측정 세트와 결합한 후, 연구자들은 반스 만년설이 위치한 지역의 얼음이 약 3,600년 전에 비교적 작은 규모로 줄어들었다가 팽창하기 시작했다는 사실을 발견했습니다. 여러 줄의 증거에 따르면 이러한 재확장은 약 2000년 전에 시작되어 상당한 기간 동안 계속되었습니다.
연구원들은 이것이 다음 빙하기가 시작되는 초기 신호일 수 있다고 믿습니다. 여기서 말하는 '빙하기 시작'은 지구가 2만년 전과 같은 극한의 환경에 들어섰다는 뜻이 아니라, 간빙기가 물러난 뒤 다시 만년설이 자라기 시작했다는 뜻이다. 만약 이러한 추세가 수만년 동안 지속된다면, 얼음 덩어리는 점차 팽창하여 결국 대륙을 덮는 거대한 빙상을 형성할 수도 있습니다.
연구팀은 빙상의 초기 팽창부터 진정한 대륙빙상 형성까지 기후변화의 오랜 과정이 필요하다고 지적했다. 연구 책임자인 양(Yang)은 인간 활동으로 인한 추가적인 온난화가 없다면 로렌타이드 빙상(Laurenide Ice Sheet)이 한때 북미 지역을 덮었던 크기로 다시 성장하는 데 수만 년이 걸릴 수 있다고 추정합니다. 따라서 이번 연구는 지구가 2000년 이전에 본격적인 빙하기에 접어든다는 의미가 아니라, 초기 빙상 팽창 과정이 이미 시작되었을 수도 있다는 뜻이다.
그러나 20세기 중반이 되자 상황은 달라졌습니다. 산업화가 계속 진행되면서 인간이 석탄, 석유, 천연가스를 연소하면서 배출하는 이산화탄소 등 온실가스가 계속 축적되고 있으며, 지구 기온, 특히 북극의 여름 기온이 크게 상승했습니다. 반스 아이스 캡(Barnes Ice Cap)은 1960년대에 연구 기록에서 가장 큰 범위에 도달했으며 이후 퇴각하기 시작했습니다. 여름에 녹는 얼음의 양은 점차 겨울의 강설로 보충할 수 있는 양을 초과하게 되고, 만년설은 계속적인 얼음 손실 상태에 들어간다.
연구원들은 이러한 변화가 인간 활동으로 인한 온실가스 강제력이 이전에 빙상 확장을 촉진했던 장기적인 자연 기후 추세를 상쇄하기에 충분했음을 보여준다고 믿습니다. 지구 궤도의 변화는 여전히 계속되고 있지만, 여름철 고위도 지역의 태양복사량 감소는 현대의 온실가스 농도 증가로 인한 온난화 효과를 상쇄하지 못했습니다.
반스 만년설의 변화는 미래 빙하기의 진화에도 영향을 미칠 수 있습니다. 만년설은 기후 변화의 결과일 뿐만 아니라 기후에 영향을 미칠 수도 있습니다. 얼음층이 충분히 두껍고 표면이 충분히 높으면 온도가 낮아지면 여름에 더 많은 눈이 보존되고 얼음 성장을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 반스 아이스 캡은 한때 얼음과 눈이 계속해서 쌓일 수 있는 고지대였으나, 2010년경부터 이 쌓인 지역이 사라지고, 겨울 폭설을 통해 여름 해빙으로 인한 손실을 더 이상 만년설이 메울 수 없다는 것이 연구진의 지적이다.
관련 모델 예측에 따르면, 이 고대 빙상의 마지막 잔존물은 향후 수백 년 내에 완전히 사라질 수도 있습니다. 이것이 사라지면 북극의 중요한 빙하 지형이 종말을 맞이할 뿐만 아니라 미래의 빙상이 다시 형성될 초기 조건도 바뀔 수 있습니다. 로렌타이드 빙상(Laurentide Ice Sheet)의 잔해는 한때 얼음과 눈이 계속해서 쌓일 수 있는 핵심 지역을 제공했습니다. 미래에 지구 기후가 다시 추워지면 이 핵 없이 새로운 대륙 빙상이 형성되어야 할 수도 있습니다.
그러나 연구원들은 또한 반스 만년설의 역사적 변화만으로는 인공적인 온난화 없이는 북미 전체가 대륙 빙상으로 다시 덮일 것이라는 점을 증명할 수 없다고 강조했습니다. 이 연구는 빙상이 다시 확장되었다는 증거를 제공하며, 이러한 추세가 결국 본격적인 빙하기로 발전할 것인지 여부는 여전히 후속 기후 진화에 달려 있습니다. 이전 모델 예측과 본 연구 사이에 반드시 근본적인 모순이 있는 것은 아닙니다. 왜냐하면 모델은 빙하기가 더 큰 규모로 형성될 수 있는지 여부를 논의하는 반면, 새로운 연구는 특정 빙상 잔재의 실제 역사를 재구성하는 데 중점을 두기 때문입니다.
연구원들은 이번 발견의 가장 중요한 의미는 인간 활동이 지구 기후 시스템에 미치는 영향이 단순히 평균 기온을 변화시키는 것보다 더 심오할 수 있다는 사실을 밝혀냈다는 점이라고 믿습니다. 빙하기 주기는 지난 수백만 년 동안 지구상에서 상대적으로 안정적이고 극도로 오래 지속된 자연 과정 중 하나이며, 인간이 배출한 온실가스만으로도 이 과정의 진화 방향을 바꿀 수 있을 만큼 충분합니다.
연구원들은 현대 지구 온난화가 피할 수 없는 재난으로부터 지구를 구하는 것이 아니라고 지적합니다. 마침내 빙하기가 형성되는 데 수만 년이 걸렸지만, 인간 활동으로 인한 온실가스 배출은 장기간 지속되는 자연 기후 메커니즘을 교란시켰습니다. 지구 기후의 미래와 관련하여 주목할만한 실제 문제는 다음 빙하기가 언제 도래할 것인지뿐만 아니라 인간 활동이 빙상, 해수면 및 전체 기후 시스템의 장기적인 진화를 어떻게 계속해서 변화시킬 것인지입니다.
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