호주 지질학자들은 판 구조 모델을 사용하여 7억 년 전 지구의 극심한 빙하 시대 기후의 가장 유력한 원인을 확인했습니다. 화산 탄소 배출량이 사상 최저 수준에 도달하여 5,700만 년 동안 지속된 전 세계 빙하기를 촉발했습니다. Geology에 발표된 연구는 과열 모드로 전환되는 것을 방지하는 지구에 내장된 온도 조절 장치의 기능을 이해하는 데 도움이 됩니다. 이는 또한 지구 기후가 대기 탄소 농도에 얼마나 민감한지를 보여줍니다.

호주 지질학자들은 낮은 화산 이산화탄소 배출과 캐나다의 암석 풍화 작용이 7억년 전 극심한 빙하기의 핵심 요인이었다는 사실을 발견했습니다. 그들의 연구는 지구의 기후 민감도와 자연적인 온도 조절 메커니즘을 밝히기 위해 남호주의 판 구조 모델과 지질학적 증거를 활용하여 인간 활동으로 인한 급격한 변화와 지질학적 기후 변화의 느린 속도를 대조합니다. 출처: NASA

이번 연구의 주저자이자 ARC Future Fellow인 Adriana Dutkiewicz 박사는 다음과 같이 말했습니다. "지구가 거의 완전히 얼음과 눈으로 덮여 있다고 상상해 보십시오. 이것은 약 7억년 전에 일어났습니다. 지구는 극에서 적도까지 얼음과 눈으로 덮여 있었고 온도가 급락했습니다. 그러나 이것이 발생한 정확한 원인은 공개된 질문이었습니다."

Arkaroola Wilderness Sanctuary 근처 호주 플린더스 산맥 북부의 Sturt Formation 빙하 퇴적물은 대략 7,170억~664억년 전의 것입니다. 연구를 주도한 시드니 대학교 지구 과학 대학의 Adriana Dutkiewicz 박사는 두꺼운 빙하 퇴적층을 지적합니다. 이미지 출처: Dietmar Müller 교수/시드니 대학교

"우리는 이제 미스터리를 풀었다고 생각합니다. 역사적으로 낮은 화산 CO2 배출량은 현재 캐나다에 있는 대량의 화산암의 풍화 작용으로 인한 것입니다. 이 과정은 대기 CO2를 흡수하는 과정입니다."

이 프로젝트는 남호주의 플린더스 산맥(Flinders Ranges)에서 볼 수 있는 이 시대의 고대 빙하가 남긴 멋진 빙하 잔해에서 영감을 받았습니다.

공동 저자인 애들레이드 대학교의 Alan Collins 교수가 이끄는 최근 산으로의 지질 현장 학습을 통해 팀은 시드니 대학교의 EarthByte 컴퓨터 모델을 사용하여 이 빙하기의 기원과 지속 기간을 연구하게 되었습니다.

7억 1,700만년 전부터 6억 6,000만년 전까지 지구는 얼음과 눈으로 덮여 있었고, 빙하기는 5,700만년 동안 지속됐다. Adriana Dutkiewicz 박사와 Dietmar Müller 교수가 이끄는 시드니 대학의 지구과학자들은 가능한 원인을 확인했습니다. 대기 중 화산 이산화탄소 수준이 기록적인 최저치에 도달했다는 것입니다. 이 영상은 8억 5천만년 전부터 5억 4천만년 전까지의 대륙(회색)과 판경계(주황색)의 이동을 보여줍니다(눈송이는 '눈덩이 지구' 시대에 나타났습니다). 이미지 출처: Ben Mather 및 Dietmar Müller/시드니 대학교

19세기 유럽 중부 호주 탐험가 찰스 스튜어트(Charles Stewart)의 이름을 딴 스튜어트 빙하(Stewart Glaciation)라고도 알려진 확장된 빙하기는 공룡과 육지에 복잡한 식물이 출현하기 훨씬 전인 7억 1700만년에서 6억 6천만년 전에 지속되었습니다.

Dutkiewicz 박사는 "이 극심한 빙하기가 시작되고 끝나는 데에는 다양한 이유가 제안되었지만 가장 신비한 것은 그것이 5,700만 년 동안 지속되었다는 것입니다. 이는 우리 인간이 거의 상상할 수 없는 기간입니다."라고 말했습니다.

연구팀은 고대 초대륙 로디나(Rodina)의 붕괴 이후 대륙과 해양 분지의 진화를 보여주는 판 구조 모델로 돌아갔습니다. 그들은 이를 판이 갈라지고 새로운 해양 지각이 탄생하는 중앙해령을 따라 있는 수중 화산에서 배출되는 이산화탄소를 계산하는 컴퓨터 모델과 연결했습니다.

남호주 플린더스 산맥의 시드니 대학교 지구과학부 Adriana Dutkiewicz 박사. 출처: 시드니 대학교

그들은 곧 스튜어트 빙하기의 시작과 화산 이산화탄소 배출량이 사상 최저치를 기록했다는 사실을 깨달았습니다. 더욱이, 빙하 시대 전체에 걸쳐 이산화탄소의 유출은 상대적으로 낮게 유지되었습니다.

Dutkiewicz 박사는 "당시에는 지구상에 다세포 동물이나 육상 식물이 없었습니다. 대기 중 온실가스 농도는 거의 전적으로 화산에서 배출되는 이산화탄소와 이산화탄소를 소비하는 규산염 암석의 풍화 과정에 의해 결정되었습니다."라고 말했습니다.

공동 저자인 시드니 대학의 디트마르 뮐러(Dietmar Müller) 교수는 이렇게 말했습니다. "지질학이 이 기간 동안 기후를 지배했습니다. 우리는 스튜어트 빙하기의 시작이 두 가지 문제의 결과라고 믿습니다. 즉, 화산 가스 제거를 최소화한 판 구조 재조직과 캐나다 대륙의 화산 지역이 침식되기 시작하여 대기에서 이산화탄소가 고갈되기 시작한 것입니다."

플린더스 산맥(Flinders Ranges)에서 아칼루라 야생보호구역(Akalura Wilderness Reserve) 방향의 전망. 약 7억 1700만~6억 6400만 년 전 스튜어트 빙하에 의해 형성된 스튜어트 지층의 빙하 퇴적물은 사진 왼쪽 중앙에 눈에 띄는 능선을 형성합니다. 이미지 출처: Dietmar Müller 교수/시드니 대학교

"그 결과, 대기 중 이산화탄소는 빙하기 초기 수준으로 떨어졌습니다. 이는 오늘날 수준의 절반에도 못 미치는 200ppm 미만으로 추정됩니다."

연구팀의 작업은 지구의 장기적인 미래에 대한 흥미로운 질문을 제기합니다. 최근 이론에 따르면 향후 2억 5천만년에 걸쳐 지구는 온도가 너무 높아 포유류가 멸종될 수 있는 초대륙인 판게아 울티마(Pangea Ultima)를 향해 진화할 것이라고 합니다.

그러나 대륙 충돌이 심화되고 판 속도가 느려짐에 따라 지구는 이제 화산 이산화탄소 배출량을 낮추는 궤도에 있습니다. 그렇다면 '판기아 얼티밋'은 다시 눈덩이처럼 불어날지도 모르겠습니다.

Dutkiewicz 박사는 "미래에 무슨 일이 일어나든 여기에서 연구된 지질학적 기후 변화는 매우 느리게 발생한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. NASA에 따르면 인간이 유발한 기후 변화의 속도는 이전에 본 것보다 10배 빠릅니다."라고 말했습니다.

컴파일된 소스: ScitechDaily