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Kornan/Cosmos. Science

바다와 탄소 그리고 생명체!


바다와 탄소 그리고 생명체!






바다는 지구 표면에서 일어나는 일에 필요한 에너지를 공급해주는 발전소이다.
실제로 기상학자들 사이에서는 바다와 대기를 하나로 보는 경향이 날로 더 심화 되고 있다.





물은 열을 저장하고 옮겨주는 역할을 아주 잘한다.
한가지 실예를 들자면, 걸프 해류는 매일같이 전 세계에서 10년 동안 생산되는 석탄에 해당되는 양의 열을 유럽으로 운반해 준다. 천문학적 계절이 시작되는 시기보다 실제로 느껴지는 계절의 시작이 조금 늦은 것도 그런 때문이다. (북반구에서는 3월에 봄이 시작되지만 대부분의 지역에서는 아무리 빨라도 4월은 되어야 봄을 느낄 수가 있다)

그만큼 바다는 하나의 균일한 물의 덩어리가 아닌 것이다. 온도, 염도, 깊이, 밀도 등의 차이가 바다를 통해서 운반되는 열의 양에 심각한 영향을 미치고, 결국은 기후에도 영향을 주게 된다.

또 한 예를 들자면 대서양은 태평양보다 염도가 더 높다. 염도가 높을수록 밀도가 더 크고, 밀도가 큰 물은 밑으로 가라앉는다. 만약 대서양의 염도가 지금보다 낮았더라면, 대서양의 해류가 극지방까지 올라가서 북극은 더 따뜻해졌겠지만, 유럽의 따뜻한 겨울은 사라져 버렸을것이다. 실로 다행스러운 일이다.





지구상의 열 순환에서 가장 중요한 역할을 하는 것이 바로 아주 깊은 곳의 느린 해류에 의해서 시작되는 열염순환(熱鹽循環:thermohaline circulation)이다. 표면의 물이 유럽에 가까이 도착하게 되면 밀도가 커져서 아주 깊은 곳으로 가라 앉으면서 남반구를 향해 아주 느리게 움직이기 시작한다. 그런 해류가 남극에 도달하면, 남극 순환해류에 의해서 태평양으로 떠오르게 된다.

해류의 움직임은 매우 느리기 때문에, 북대서양의 물이 태평양 가운데까지 가려면 대략 1,500년 이 걸린다. 그러나 그런 해류에 의해서 옮겨지는 열과 물의 양은 상당하기 때문에 기후에 미치는 영향도 대단하다.

(한 방울의 물이 바다의 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨가는데 걸리는 시간을 측정하려면, 물에 녹아 있는 클로로풀루오로 탄소 - CFC 와 같은 화합물의 양으로부터 그 물질이 물에 녹아 들어간 후의 시간을 추정해야 한다. 여러 지역과 수심에서 측정한 결과들을 비교해보면 물의 움직임을 비교적 정확하게 알아낼 수가 있다 )

열염순환은 열을 옮겨줄 뿐만 아니라 해류가 오르내리게 만들어서 영양분을 휘저어주기도 한다. 그 덕분에 어류를 비롯한 해양생물들이 아주 넓은 지역의 바다에서 살 수 있게 된다. 그러나 불행하게도 그런 순환이 변화에 매우 민감한 것으로 밝혀지고 있다. (컴퓨터의 모의 실험에 의하면, 그린란드의 빙하가 녹아서 바다의 염분 농도가 조금만 낮아져도 순환과정이 비극적으로 중단될 수 있다)





바다가 우리에게 주는 혜택은 또 있다. 바다는 엄청난 양의 탄소를 빨아들여서 안전하게 묶어 놓는 역할을 한다.

우리 태양계의 이상한 점 중의 하나가 바로 오늘날의 태양이 태양계가 처음 생겼을 때보다 25%나 더 밝게 불타고 있다는 사실이다. 그렇다면 지구는 훨씬 더 뜨거워졌어야만 한다. 실제로 그런 엄청난 변화는 분명히 지구에 비극적인결과를 초래 했을 것임에도 불구하고 우리 지구는 거의 아무런 영향을 받지 않은 것처럼 보인다.

그렇다면 무엇이 이 세상을 안정하고 시원하게 지켜 주었을까 ?





유공충류(有孔蟲類: foraminiferan), 인편모충류(鱗鞭毛蟲類: coccolithophorida), 석회해면류(石灰海綿類: calcarea)처럼 대부분의 사람들은 들어 본 적도 없는 수없이 작은 해양생물들이 대기 중에 이산화탄소로 존재하던 탄소가 빗물에 섞여서 떨어지는 것을 흡수한 후에 다른 것들과 합쳐서 작은 껍질을 만드는 데에 사용된다.

결국 그런 해양생물들은 껍질에 탄소를 가두어둠으로서 탄소가 대기 중으로 다시 증발해서 위험한 온실기체로 축적되는 것을 막아준다.

작은 유공충류나 인편모충류들이 죽어서 바다 밑으로 가라앉으면 압력에 의해서 석회석이 된다.

영국의 화이트 클리프와 같은 자연구조를 바라보면서, 그것이 작은 해양생물들이 죽어서 만들어진 것이라는 사실을 생각해 보는 것도 놀랍지만, 그 속에 얼마나 많은 양의 탄소가 축적되어 있는가를 생각해 보면 더욱 놀라게 된다.





15 입방cm 짜리 도버 석회석에는 우리에게 전혀 도움이 되지 않는 이산화탄소 1,000 리터가 압축되어 있는 셈이다. 전체적으로 대기 중에 있는 것보다 2만 배나 되는 탄소가 지구의 바위에 갇혀 있는 것으로 추산된다.

그런 석회석이 화산에 들어가게 되면 그 속에 들어 있던 탄소가 다시 대기 중으로 방출되었다가 빗물과 함께 땅으로 떨어진다.

그런 전체순환과정을 장기적인 탄소순환과정이라고 부른다. 탄소원자의 입장에서 보면 그런 순환과정은 50만 년 정도의 아주 오랜 세월에 걸쳐서 진행된다. 그럼에도 불구하고 다른 장애요인이 없다면 그것만으로도 기후를 안정하게 유지시켜줄 수가 있다.





그러나 불행하게도 경솔한 인간들은 유공충류가 흡수할 수도 없을 정도로 엄청난 양의 탄소를 대기 중으로 방출해서 탄소 순환과정을 방해하는 일을 아주 좋아한다. 우리는 1850년 이후로 1,000억 톤의 탄소를 공기 중으로 방출했고, 지금도 그 양은 매년 70억 톤씩 늘어나고 있는 것으로 추산된다. 도시에 뿌옇게 끼어있는 연무(燃霧)를 보면 우리가 이산화탄소를 마구 방출해 버린 결과가 어떤 것인가를 쉽게 알 수 있다.

아주 오래된 얼음을 분석해보면, 인간의 산업활동이 시작되기 전의 대기 중에 있던 이산화탄소의 <자연> 수준이 대략 280ppm 이라는 사실을 알 수 있다. 과학자들이 관심을 가지기 시작했던 1958년에는 그 값이 315ppm으로 높아졌다. 오늘날은 360ppm 정도이고, 매년 0.25%씩 증가하고 있어 21세기 말이면 560ppm이 될 것으로 예상된다.





지금까지는 지구의 바다와 숲이 우리를 우리들 자신으로부터 구해 주는 역할을 해주었다.

그러나 자연의 생물권이 우리가 방출하는 이산화탄소의 영향을 완충시켜 줄 수 있는 데에는 결정적인 한계가 있기 때문에 일정수준을 넘어서게 되면 그 효과가 더욱 증폭되게 된다. 그렇게 지구 온난화가 걷잡을 수 없이 일어남은 실로 두려운 일이다.

적응을 하지 못하는 많은 나무와 식물들이 죽으면서 그 속에 가두어져 있던 탄소가 다시 방출되면 문제는 더욱 심각해진다.


인간이 활동하지 않았던 아주 먼 옛날에도 그런 일이 가끔씩 일어났다.

한데 그런 경우에도 자연은 정말 신비스럽다.
결국은 탄소순환과정이 다시 회복되어 지구가 안정된 상태로 되돌아 온 것이다.

한데..앞으로도 그럴 것이다?
그에 대해서는 할 말이 없을 뿐이다.

마지막으로 그런 일이 일어났을 때는 겨우 6,000만 년 만에 모든 것이 회복되었다.




출처 : http://kr.blog.yahoo.com/mossben2002/1138



[참고 문헌 및 자료]

Bill Bryson 의 A short history of nearly everything( ISBN 89-7291-364-2 ) - 거의 모든 것의 역사(이덕환-까치방)
Lee Durrell - State of the Ark ( ISBN 0-385-23668-9)

White cliffs - Dover (화이트 클리프 - 영국 도버)
http://www.answersingenesis.org/articles/wog/white-cliffs-dover
http://en.wikipedia.org/wiki/White_cliffs_of_Dover
http://www.flickr.com/photos/makiwi/290719612/sizes/l/

클로로풀루오로 탄소(CFC)
http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorofluorocarbon#Chloro_fluoro_carbon_compounds_.28CFC.2C_HCFC.29

열염순환(熱鹽循環:thermohaline circulation)
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%B4%EC%97%BC%EC%88%9C%ED%99%98

유공충류(有孔蟲類:foraminiferan),
http://100.nate.com/dicsearch/pentry.html?i=177229
http://www.encyber.com/search_w/ctdetail.php?masterno=46294&contentno=46294

인편모충류(鱗鞭毛蟲類:coccolithophorida),
http://100.nate.com/dicsearch/pentry.html?i=181340&h=c&Ad=

해양퇴적물
http://100.nate.com/dicsearch/pentry.html?i=206077

석회해면류(石灰海綿類:calcarea)
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%84%9D%ED%9A%8C%ED%95%B4%EB%A9%B4%EB%A5%98







 

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