요약:
바다에는 눈송이와 비슷하며 끊임없이 깊은 바다로 떨어지는 일종의 작은 입자가 있습니다. 과학자들은 이를 "마린 스노우(Marine Snow)"라고 부릅니다. 그것들은 실제 얼음과 눈이 아니라 죽은 플랑크톤, 배설물, 점액, 미네랄 및 기타 유기 잔해가 쌓여 형성된 입자입니다. 새로운 연구에 따르면 이러한 입자의 점성은 해양의 이산화탄소 흡수 및 저장 능력에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이는 이전에 간과되었던 지구의 기후 시스템을 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다.
샌디에이고 캘리포니아 대학교 스크립스 해양학 연구소와 영국 링컨 대학교 연구원들이 실시한 이 연구는 2026년 10월 8일 잡지 '사이언스'에 게재되었습니다. 이 연구는 끈적끈적한 해양 눈 입자가 박테리아에 의해 분해될 가능성이 적기 때문에 더 많은 탄소를 바다 깊은 곳으로 운반할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이러한 입자는 점성이 덜한 입자보다 심해에 6배 더 많은 탄소를 운반할 수 있습니다.
해양 눈은 해양 탄소 순환의 중요한 부분입니다. 햇빛이 침투할 수 있는 해수면에서는 플랑크톤이 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수해 유기물로 전환한다. 이러한 유기체가 죽거나 유기 잔해가 다른 물질과 결합하여 입자를 형성하면 점차 가라앉아 바다 표면에서 깊은 곳까지 탄소를 운반합니다.
일부 탄소는 대기로부터 일시적으로 고립된 채 수백 년, 심지어 수천 년 동안 심해에 남아 있을 수 있습니다. 따라서 바다는 지구의 중요한 천연 탄소 흡수원이 되었습니다. 그러나 가라앉는 과정에서 바다의 눈이 모두 심해에 도달하는 것은 아니다. 많은 수의 입자가 얕은 바닷물에서 박테리아에 의해 분해되거나 생물학적 순환에 다시 들어가고, 그 중 일부만이 오랫동안 보존될 수 있을 만큼 깊은 물에 도달합니다.
연구원들은 매년 100억 톤 이상의 탄소가 해양 눈을 통해 바다 표면을 떠나지만, 최종적으로 탄소가 장기간 저장될 수 있는 깊이에 도달하는 탄소는 약 20억 톤에 불과하다고 추정합니다. 해양 눈이 해수층을 얼마나 이동할 수 있는지를 결정하는 것은 해양 탄소 순환 연구에서 항상 중요한 질문이었습니다.
이 연구는 해양 눈의 물리적 구조, 특히 점도에 초점을 맞췄습니다. 이번 연구를 통해 해설 입자는 균일한 내부 특성을 지닌 단순한 덩어리가 아니라 복잡한 미세구조를 갖고 있다는 사실이 밝혀졌다. 입자 외부의 일부 영역은 상대적으로 부드럽고 점도가 낮아 박테리아가 더 쉽게 부착되고 분해되기 시작합니다. 점성이 높고 저항력이 더 큰 내부 부품은 물리적 장벽을 형성하여 박테리아가 빠르게 침투하기 어렵게 만듭니다.
연구원들은 이 과정을 벌레가 사과를 먹는 것에 비유했습니다. 사과의 부드러운 과육은 침투하기 쉽고 단단한 부분은 다루기가 더 어렵습니다. 박테리아는 쉽게 분해되는 해양 눈 지역을 이용하는 것부터 시작할 수 있지만, 더 끈끈한 내부에 도달하려면 점차적으로 눈의 구조를 파괴해야 합니다. 침몰 과정에서 다양한 해양 눈 입자가 완전히 다른 탄소 보존 능력을 나타내는 것은 바로 이러한 차이입니다.
박테리아와 해양 눈의 내부 구조 사이의 관계를 밝히기 위해 연구팀은 새로운 현미경 이미징 방법을 개발했습니다. 수년간의 시도 끝에 연구자들은 마침내 2025년에 실현 가능한 기술 솔루션을 확립할 것입니다. 3차원 공초점 현미경과 특수 형광 분자를 결합하여 해양 눈 내부의 복잡한 물리적 구조를 묘사하고 그 안에 있는 개별 살아있는 박테리아의 활동을 추적할 수 있습니다.
이전에는 과학자들이 바다 눈 입자와 그 표면의 미생물을 관찰할 수 있었지만 점액질과 같은 미세한 환경에서 개별 박테리아가 어떻게 유기물을 이동하고 부착하고 분해하는지 직접적으로 이해하기가 어려웠습니다. 새로운 기술을 통해 연구자들은 박테리아가 직면한 물리적 장애물을 보다 명확하게 관찰할 수 있으며 해양 미생물이 유기물을 처리하는 방법을 이해하는 새로운 연구 도구를 제공합니다.
실험 결과에 따르면 끈적끈적한 해양 눈은 박테리아에 의해 분해되고 분해되는 데 더 오랜 시간이 걸립니다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 이러한 입자가 완전히 분해되기 전에 더 깊은 물에 가라앉을 수 있음을 발견했습니다. 따라서 입자의 끈적임은 박테리아가 입자 내부의 유기물을 얼마나 빨리 활용할 수 있는지뿐만 아니라 얼마나 많은 탄소가 얕은 바닷물에서 분해되지 않고 결국 심해에 도달하는지에도 영향을 미칩니다.
이 발견은 기후 예측에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 해양 탄소 순환에 대한 기존 모델은 바다가 흡수할 수 있는 탄소의 양과 바다에 머무를 수 있는 기간을 추정해야 합니다. 모델이 해양 눈의 점도와 미세 구조의 차이를 완전히 설명하지 못하면 가라앉는 과정에서 분해되는 유기 탄소의 비율을 정확하게 예측할 수 없어 바다의 탄소 흡수 능력 평가에 영향을 미칠 수 있습니다.
그러나 연구 결과가 해양 탄소 저장량이 즉시 증가한다는 의미는 아니며 결과적으로 지구 온난화가 둔화될 것이라고 단순히 추론할 수도 없습니다. 해양 탄소 순환은 플랑크톤 생산성, 온도, 미생물 활동, 해수 흐름 및 입자 구성과 같은 여러 요인의 영향을 받습니다. 해양 눈 점도의 역할은 실제 해양 환경의 관찰을 바탕으로 더욱 정량화될 필요가 있습니다.
영상 기술은 바다 너머에도 응용될 수 있다고 연구자들은 말합니다. 점액으로 이루어진 복잡한 현미경 환경은 산호초, 다시마 숲, 식물 뿌리, 인간과 다른 동물의 소화관에도 존재합니다. 점액은 단순하고 균일한 젤 같은 물질이 아닙니다. 내부에는 돌기, 줄무늬 및 다양한 점도의 영역이 포함될 수 있습니다. 이러한 구조는 박테리아의 부착, 이동 및 생존에 영향을 미칠 수 있습니다.
박테리아와 점액 구조 사이의 상호 작용을 직접 관찰함으로써 과학자들은 미래에 산호초 복원, 식물-미생물 관계, 인체 내 미생물 활동과 같은 문제를 더 깊이 조사할 수 있을 것입니다.
연구원들은 바다에 있는 눈에 띄지 않는 끈끈한 입자가 실제로 지구 탄소 순환의 중요한 부분을 조절하는 데 관여할 수 있다고 믿습니다. 과학자들이 해양 눈의 미세 구조와 박테리아와의 관계를 점차 밝혀내면서, 바다 표면에서 심해까지 계속해서 가라앉는 이 '눈'은 연구자들이 해양 탄소 저장 메커니즘과 지구 기후 시스템에서 바다의 역할을 보다 정확하게 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.
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