제13기 국민참여기자단 / 김현수
화산 폭발, 출처 = 픽사베이
화산 폭발은 폭발로 화산에서 대기와 지표면에 고체, 유체와 기체 형태의 물질이 분출하는 과정입니다.용암이 서서히 흘러나오는 폭발에서 화산 쇄설물류가 심하게 내뿜는 대폭발까지 그 모습은 여러가지입니다.사진처럼 보기에는 멋있는지도 모르지만 화산 폭발은 인류에 엄청난 재앙을 초래할 가능성이 있습니다.과거 이탈리아 남서부의 베수비오 산 꼭대기에서는 거대한 구름과 불의 섬광이 일어나고 있었습니다.그리고 시커먼 화산재가 급등하며 화산탄이 우박처럼 쏟아지는 엄청난 양의 화산 쇄설물이 순식간에 폼페이시를 강타했습니다.놀란 시민들은 화산편을 피해서 달아났지만 순식간에 많은 사상자가 나왔습니다.*화산 쇄설물:화산 폭발적 분화로 파쇄 방출된 바위의 파편, 이런 직접적인 인명 피해뿐 아니라 2010년 아이슬란드 남부 지역에 있는 화산 폭발로, 유럽은 심각한 항공 대란을 겪은 일도 있습니다.유럽 발 유럽행 항공기가 다 운휴하다 이런 사태는 5일 이상 계속되었습니다.요즘도 화산 폭발이 있었습니다.2021년 9월 19일 스페인의 카나리 제도의 라·팔마 섬에서 화산이 폭발했습니다.폭발은 2주 이상 지속되었으며 이로 인한 주변 주택, 자동차, 거리가 모두 화산재도 덮어 주민 6천명 이상이 피난 생활을 보내고 있습니다.용암이 일부 바다에 흘러들어 수증기가 내뿜는 상황도 발생했습니다.
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앉은 채 화석이 된 사람, 출처 = 픽사베이이렇게 화산은 인류에게 큰 피해를 줄 수 있습니다.그러나 최근의 화산 폭발이 지구의 기후 안전판 역할을 했다는 연구 결과가 나왔습니다.광범위한 화산 사슬이 대기 중 이산화 탄소를 방출하고 동시에 제거하는 원인이 된 것을 발견했습니다.무서운 위협적인 자연 현상이라고 생각하던 화산이 기후 변화의 하나의 대응책으로서 역할을 하고 있다는 사실이 믿기 어렵지만.함께 자세히 살펴봅시다.1풍화 작용과 지구 시스템 영국 사우샘프턴 대학의 과학자가 이끄는 호주 시드니 대학교, 호주 국립 대학교, 캐나다 오타 대학, 영국 리즈 대의 국제 협동 연구 팀은 이 4억년 동안 화산이 지구 해양 대기에 미치는 영향을 연구하고”네이처 지구 과학”(Nature Geoscience)23일 발표했습니다.그 전에 지구 시스템과 지구 시스템 모델에 대해서 잠시 알아봅시다.지구 시스템은 서로 밀접한 관련성을 갖고 지구 환경을 구성하는 권역의 집합체입니다.각 권역은 물질의 종류에 의해서 일반적으로 5개(대기권, 수권, 얼음권, 암석권, 생물권)으로 구분되며, 얼음권은 수권에 포함되어 4개 권역으로 구분되기도 합니다.각 권역 사이에는 끊임 없는 물질 및 에너지의 상호 교환과 반복 작용이 있고 지구 시스템을 유지 및 변화시켰고, 이런 복잡한 상호 작용에 의해서 날씨 및 기후가 결정됩니다.또 연구진이 구축한 지구 시스템 모델은 기후 변화 및 예측을 가능하게 하는 모델을 가리키는데, 특히 기후 변화에 관련하고 인간 활동에 의한 강제력이 지구 기후 시스템에 미치는 영향을 분석 및 예측하는 데 주로 사용됩니다.19세기 산업 혁명 이후부터는 인간의 활동에 의한 대기 중의 온실 가스가 증가하고 지구 온난화 현상과 함께 지구 시스템의 변화에 영향을 주고 있습니다.지구의 기후에 영향을 주는 화산 폭발화산 활동에 의해서 대기 중 이산화 탄소가 미네랄에서 샘플링되는 과정, 출처=(제작)김·현수 기자 화산 분출에 의해서 대기 중으로 분출된 이산화 탄소가 다시 제거되는 과정은 지표면에서 암석이 저절로 분해 및 용해되는 화학적 풍화 작용(chemical weathering)을 거치게 됩니다.풍화의 산물인 칼슘과 마그네슘 같은 성분이 강을 통해서 바다로 흘러들면서 이산화 탄소(CO2)를 가두는 미네랄을 형성하기 때문에 이러한 과정은 매우 중요합니다.이런 피드백 메커니즘이 지질학상, 오랜 기간 대기 중 이산화 탄소 농도를 조절하며 그에 따른 기후도 조절한다는 것이 과학자들의 의견입니다.*풍화 작용:암석이 물리적 작용과 화학적 작용에 의해서 점차 토양으로 바뀌어 가는 현상화산활동으로 대기 중 이산화탄소가 미네랄로 포집되는 과정, 출처=(제작) 김현수 기자논문의 제1저자인 탐·가 농(Tom Gernon)부교수는 지구 표면의 풍화는 지질학적 온도 조절 장치 역할을 하지만 근본적인 통제가 어떻게 이뤄지는지는 지구 시스템의 복잡성에 의해서 판단하기 어려웠다고 밝혔습니다.이런 의견과 일맥 상통하는 논문 공저자인 엘코·롤링(Eelco Rohling)교수는 다수의 지구 과학적 과정이 서로 이어지고 과정과 결과 사이에는 상당한 시차가 존재하고 지구 시스템이 보이는 반응 중에서 특정 과정이 미치는 상대적인 영향을 파악하기 어려웠다고 말했습니다.어느 과학자도 지구에서 발생하는 다양한 프로세스에 의해서 전체적인 영향을 판단하기 어려웠다고 말했습니다.1지구 시스템 내의 상호 작용 연구의 키,”지구 네트워크”지구 시스템, 출처 = 픽사베이전술한 지구 시스템의 복잡성을 해결하기 때문에 연구 팀은 기계 학습 알고리즘과 플레이트 구조의 재구성을 통합한 새로운 “지구 네트워크(Earth network)”을 구축했습니다.이로써 지구 시스템에서 지배적인 상호 작용과 시간의 경과와 함께 다양한 상호 작용이 어떻게 진화했는지를 식별할 수 있었습니다.그 결과 연구 팀은 남미 안데스 산맥과 미국 서부의 산맥 등처럼 대륙에서 나란히 있는 화산이 이 4억년 동안 풍화 강도에 영향을 미치는 가장 중요한 동인이었다는 사실을 밝혔습니다.연구자들은 이들 현상은 균형을 취할 행동이며, 이들의 화산은 대규모인 이산화 탄소를 내뿜고 대기 중 이산화 탄소 배출량을 증가시켰지만 한편으로는 급속한 풍화 반응을 일으키고 대기 중의 이산화 탄소를 제거하는데 도움이 되었다고 설명했습니다.즉, 화산 활동이 단기간에 대기 중 이산화 탄소 농도 저감에 영향을 주었다기보다는 오랜 시간 동안 풍화 작용을 통해서 대기 중의 이산화 탄소를 가두고 미네랄 형태로 했다고 말할 수 있습니다.그러나 이런 연구 결과가 나왔다고, 화산 활동이 우리를 지구 온난화에서 구할 것이 아니랍니다.고논 교수는 “불행히도 분석 결과는 자연이 기후 변화에서 우리를 구한다는 희망을 의미하지는 않는다”며”오늘 대기 중 이산화 탄소 수준은 과거 300만년 중 어느 때보다 높은 인간이 배출하는 이산화탄 소량은 화산에 의한 배출량보다 약 150배나 많은 “이라고 강조했습니다.결론으로서 현재의 대륙의 화산은 오늘의 이산화 탄소 배출량을 상쇄할 만큼 규모로는 존재하지 않는다는 것입니다.이들의 연구 결과는 “화학적 풍화를 이용한 이산화 탄소 제거”라는 새로운 통찰을 제시했습니다.화학 반응률을 높이기 위해서 암석을 분쇄하고 지상에 널리 펴고 인위적인 강화 암석 풍화를 이용하는 것입니다.이들의 계획은 대륙의 나란히 있는 화산 환경에서 발견되는 칼슘과 칼륨 및 나트륨을 포함한 칼슘-알칼리성 화산 물질을 사용하여 최적으로 전개할 수 있다고 연구 팀은 의견을 제시했습니다.마지막으로 가 논 박사는 “이는 기후 위기에 대한 확실한 해결책이 아니다”며”IPCC(기후 변화에 관한 정부 간 협의체)완화 경로로 이산화 탄소 배출량을 완전히 줄여야 한다”라고 강조했습니다.Green Earth, 출처 = 픽사베이지금까지 신비롭고 아름답지만 한편으로는 공포의 대상으로 인식되는 화산의 긍정적인 작용 가능성에 대해 알아봤습니다. 지금 이 순간에도 수많은 연구진이 지구 내 상호작용에 의해 자연스럽게 발생하는 이산화탄소 저감 현상을 파악하기 위해 고군분투하고 있습니다. 이산화탄소를 줄이는 것도 매우 중요한 사항이지만 지속 가능한 지구를 위해 배출량을 줄이는 것이 최우선이 되어야 한다는 본질적인 문제를 잊어서는 안 된다고 생각합니다.내용 출처 네이버 백과 사전( 죽기 전에 꼭 봐야 하지 않는 자연 절경 1001)화산 폭발 네이버 백과 사전(학생 백과)지구 창조의 강력한 엔진 네이버 백과 사전(KISTI과학 향기 칼럼)화산 폭발이 항공기와 무슨 관계가 있을까?KBS NEWS, 라 팔마 섬 화산 폭발로 보트 피난 생활하는 노부부 사이언스 타임스, 화산 폭발이 지구 기후 안전판의 역할을 한 EurekAlert!홈페이지 네이버 백과 사전(기상학 백과)지구 시스템 한국 해양 과학 기술원 블로그, 지구의 기후를 파악하라!지구 시스템 모델 사진 출처 픽사 베이내용출처 네이버 백과사전(죽기 전 꼭 봐야 할 자연절경 1001), 화산폭발 네이버 백과사전(학생 백과), 지구창조의 강력한 엔진 네이버 백과사전(KISTI의 과학향기 칼럼), 화산폭발이 항공기와 무슨 상관이 있을까?KBS NEWS, 라팔마 화산폭발로 보트피난생활을 하는 노부부 사이언스타임즈, 화산폭발이 지구기후안전판 역할을 한 EurekAlert! 홈페이지 네이버 백과사전(기상학백과), 지구시스템 한국해양과학기술원 블로그, 지구기후 파악하기! 지구 시스템 모델 사진 출처 픽사베이