지구과학

약 6천만년 전, 우리 행성 깊은 곳의 순환 변화는 뜨거운 암석류인 아이슬란드 플룸을 생성하여 지구의 맨틀 중심부에서 암석이 솟아오르게 했다. 맨틀 바위가 북대서양 바닥을 뚫었을 때, 용암이 스코틀랜드, 아일랜드, 그린란드 등을 가로질러 분출되어 북아일랜드의 자이언트 코즈웨이와 스코틀랜드의 핑갈 동굴과 같은 화려한 기둥의 풍경 속으로 딱지가 떨어졌다. 400만년 후에 다시 한번 아이슬란드 플룸을 타고 올라오는 뜨거운 맨틀 바위의 두 번째 거대한 맥박이 이어졌다. 해저에서 부풀어올라 그린란드와 유럽 사이의 넓은 해저를 공중으로 끌어올려 스코틀랜드와 그린란드를 잇는 임시 육교를 형성했다. 표면 아래에서 맨틀 블롭이 녹으면서 단단한 바위에서 유체 마그마로 바뀌었다. 그리고 나서 마그마는 퇴적물을 통해 피가 나고 멍이 들었다. 마그마가 퍼지면서, 그것은 퇴적물에서 유기물을 요리하는 실이라고 알려진 수천 장의 수평 시트를 형성했다. 이 요리는 해저의 통풍구를 통해 폭발하는 메탄가스와 이산화탄소 가스를 발생시켰다. 마그마가 몇 천년 동안 팽창하는 멍에로 피를 흘리면서 점점 더 많은 가스가 끓는 냄비처럼 바다에서 거품이 일었다. 증거에 따르면, 의심스러울 정도로 모든 화성 활동에 제 시간에 근접해 행성이 섭씨 5도 정도 따뜻해졌다고 한다. 팔레오세-에오세 최대 열량(PETM)으로 알려진 이 고대 온난화 사건에서 육지는 강한 폭우를 겪었고, 해양 산성화와 열기는 많은 해양 종들을 멸종시켰다. 많은 육지 동물들도 멸종되었고 난쟁이 종으로 대체되었다. 북극에는 오늘날 플로리다의 전형적인 악어, 거대한 거북이, 그리고 식물이 있었고, 해수면은 지금보다 약 300피트 높았다. PETM은 1990년대 초반의 발견 이후 기후 과학자들을 사로잡았다. 이는 기온 상승, 해양 산성화, 대기 탄소 수치의 거대한 변화, 그리고 생명체에 대한 심오한 영향을 포함한 오늘날의 기후 변화와 유사하기 때문이다. 그러한 효과를 내기 위해서는, 최근 추정으로는 약 10조 톤에 달하는 엄청난 양의 탄소가 하늘로 뿜어져 나왔어야 한다. 그런데 저 탄소 가게는 뭐였죠? 어떻게 그것이 그렇게 빨리 방출될 수 있고, 유사한 탄소 저장소가 오늘날 우리의 현재 온난화를 증폭시킬 준비가 되었을까? 영국 버밍엄 대학의 지질학자 스티븐 존스는 “지난 1억년 동안 우리가 가진 가장 가까운 아날로그를 이해할 수 있다면, 우리는 우리의 삶에서 어떤 일이 일어날지에 대해 생각해 볼 수 있는 더 나은 모습을 갖게 될 것”이라고 말했다.
과학자들이 집단적으로 ‘북대서양 이그네우스 주’라고 부르는 북대서양 화산 특징 중 상당수가 PETM과 동시에 형성됐기 때문에 온난화 원인의 후보지라는 것이다. 그러나 우연은 인과관계가 아니며, 화산 활동이 기후변화를 야기했을 수도 있다는 것을 의심하는 좋은 과학적 이유가 있었다. 최근, 버밍엄에 있는 존스와 그의 협력자들에 의한 논문은 마지막 주요 의심을 제거했고, 불결한 활동이 실제로 온난화의 주요 동인이라는 것을 보여주었다. 비록 많은 북대서양 화산 활동이 PETM 근처에 발생했지만, 과학자들은 처음에 그것이 온난화를 몰고 올 수 있었다는 것에 회의적이었다. 그 당시 형성된 퇴적층에는 잘못된 종류의 탄소가 있었다 – 그들은 동위원소 탄소-12가 풍부해서 화산 탄소보다는 유기 탄소 원천을 나타낸다. 가장 유력한 이론은 태양 주위를 도는 지구의 궤도의 변동이 메탄 쇄석률이라고 불리는 해저 바로 아래에 있는 냉동 메탄의 한 종류를 녹인다는 것이었다. 그러나 과학자들은 PETM 이전 세계에는 충분한 쇄락수가 존재했거나 온난화를 몰고 올 만큼 충분히 빨리 녹았을 수 있다는 증거를 거의 발견하지 못했다. 북대서양 이그누스 주와 유기 탄소 사이의 연결고리가 누락된 것이 2004년 노르웨이 해안 해저에서 지진 스캔에서 발견되었다. 오슬로 대학의 헨리크 스벤센과 동료들이 석유탐사선에 의해 생성된 공기 폭발에서 기록된 메아리를 분석했을 때, 그들은 PETM 무렵 형성된 실에서 위로 이어지는 환풍구를 보았다. 그들은 이 환기구들이 탄소-12가 풍부한 유기농 쓰레기들을 굽는 뜨거운 실에서 비롯되었다고 추측했다. 이것은 메탄과 이산화탄소를 발생시켰을 것이다. 이 가스들은 해저와 대양을 거쳐 대기 중으로 분출되어 PETM을 움직였을 것이다. 이후 대서양 양쪽에서 더 많은 환기구들이 발견되었고, 그 중 한 곳에서 샘플이 뚫렸다. 시베리아와 남아프리카의 비슷한 환기구들은 지구 역사의 서로 다른 시기인 Permian과 Juragi에서 지구 온난화와 관련이 있다. 여전히, 불결한 활동이 충분히 빨리 행동할 수 있다고 생각하는 사람은 거의 없었다. 지질학자들은 실이 몇 백만 년에 걸쳐 형성되었다고 생각했지만, 화석화된 퇴적물은 PETM을 시작하는 데 불과 몇 천 년이 걸렸다는 것을 보여준다. 버밍엄 팀은 그 격차를 줄였다. 그들은 존스가 말한 것처럼 아이슬란드 플룸으로 “5,000년에서 1만년 안에 수도꼭지를 켤 수 있다”는 것을 발견했다. 아이슬란드 근처의 용암의 V자 모양의 능선에 대한 이전 연구에서, 존스는 뜨거운 맨틀의 펄스가 주기적으로 아이슬란드 플룸을 타고 올라가고 인접한 지각 판을 밀어 올린다는 것을 보여주었다. 존스는 이 능선을 “흡연총”이라고 불렀고, 이는 그러한 맥박이 일어난다는 것을 증명해 주었지만, 불행하게도 이 능선은 PETM의 시대로 거슬러 올라가지 않는다. 더 많은 단서를 얻기 위해, 존스와 그의 동료들은 스코틀랜드 근처의 Forties Sandstone 멤버로 눈을 돌렸다. 석유 시추의 목표물인 포티스 샌드스톤 멤버는 석유 산업에 의해 광범위하게 연구되고, 시추되고, 지진학적으로 스캔되어 지질학자들이 그것이 5600만년 전 대서양에서 PETM과 일치하는, 스코틀랜드와 그린란드 사이의 육교의 침식된 잔해로부터 형성되었다는 것을 알아낼 수 있었다. 연구 공동저자인 톰 던클리 존스는 “해양 퇴적물이 해수면 위로 올라가고 노출되는 것을 볼 수 있다”고 말했다.

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