미 항공우주국(NASA)이 지구 대기에서 일정 기간 일어나는 점진적 변화를 연구하기 위해 285만 달러(약 30억 원)까지 투자를 확장한다. 이 연구는 특히 이온층에 집중할 것으로 예상되며 NASA가 올해 착수할 두 건의 새로운 위성 임무를 보완한다.

지구 온난화에 관한 두 가지 연구

이번 연구에는 지구 온난화에 대한 연구가 포함될 전망이다. 마이애미대학 연구진은 우리가 앞으로 얻을 수 있는 탄소예산(carbon budget)을 연구 중이며 캘리포니아 데이비스대학 연구진은 질소가 만들어지는 대기 이외의 이유를 연구 중이다.

질소 생성 연구

지구 대기에 퍼진 가스는 지상으로 내리는 비나 우리가 현재 겪고 있는 기후 영향, 미래의 환경 조건 예측 등과 관련이 있다. 그중에서도 질소는 우리가 가장 자주 접하는 가스다. 캘리포니아 데이비스대학의 연구에 따르면 그 질소의 4분의 1 정도는 지구상에 있는 암석에서 기반한 것이라고 한다. 그리고 질소는 식물에 화학적으로 중요한 작용을 하는 가스다.

연구팀에 따르면 지구상의 모든 질소 중 26%는 자연 생태계의 바위에서 비롯됐다. 이전에는 질소가 대기에서 발생했다는 가설이 정설처럼 여겨졌다. 하지만 이번 새로운 연구 결과는 질소의 순환 고리를 밝힌 것이기 때문에 앞으로 우리의 기후 변화 예측에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.

연구를 공동 저술한 벤 훌턴은 "우리의 연구는 질소 풍화가 전세계적으로 토양과 생태계에 중요한 영양원이라는 사실을 보여준다. 환경 과학의 기반을 마련한, 수 세기에 걸친 패러다임에 정면으로 도전하는 결과다. 우리는 질소로 인해 숲과 초원이 예전에 생각했던 것보다 더 많은 이산화탄소(CO2)를 정화할 수 있다고 생각한다. 질소는 생태계가 이산화탄소를 흡수하는 데 필요한 요소기 때문이다. 그리고 이런 질소는 식물 자체나 식물이 뿌리를 내린 토양, 암석 등에서 자체 생산된다"고 전했다.

북부 한대수림과 같은 자연 생태계의 암석에서 많은 양의 질소가 나온다면 더 많은 이산화탄소가 흡수된다. 그러나 모든 암석이 질소를 내뿜는 것은 아니다. 암석에서 질소가 나온다는 것은 엄밀히 말하면 암석에서 발생하는 물리적 또는 화학적 풍화 작용으로 인한 결과다. 훌턴은 "지질학을 더 연구하면 어떤 자연 시스템이 이산화탄소를 흡수할 수 있고 어떤 시스템은 그렇지 않은지 알 수 있게 된다. 즉, 지질학이 탄소 격리를 위한 열쇠가 될 수 있다"고 덧붙였다.

해양 및 대기 과학 연구

한편 마이애미대학의 연구는 해양 및 대기 과학에 집중하고 있다. 연구진은 흑해에 있는 산소가 부족한 물이 지구의 기후뿐만 아니라 심층 해양에 어떤 영향을 미치는지 연구 중이다. 여태까지 진행된 연구에 따르면 흑해에서는 산소 부족에도 불구하고 산소가 풍부한 심해와 비슷한 생물학 및 화학적 과정이 발생한다. 이것은 심해가 탄소를 저장하는 역할을 할 수 있다는 뜻이며, 기후 변화 완화에 도움이 된다.

연구 저자인 앤드루 마골린은 "기후 변화로 인한 해수의 온난화로 인해 해양의 산소가 감소하고 있기 때문에 이런 과정을 이해하는 것이 특히 중요하다"고 말했다. 산소가 부족한 흑해의 유기 탄소 호흡이 다른 심해와 다르지 않다는 것은 CO2에 대한 탄소 호흡이 차단돼 유기 탄소가 생성된다는 가설을 설명한다.

해양에 탄소를 축적하면 탄소가 대기로 배출되는 것을 막을 수 있으며 그 결과 지구 온난화가 완화된다. 따라서 대기와 해양 사이의 탄소 교환을 이해하는 것은 지구 온난화 해결을 위해 필수적이다. 과거에 다양한 방식으로 지구 온난화가 발생했다면 이제 다양한 방식으로 지구 온난화를 해결해야 한다. 마골린은 "산소가 적은 흑해를 연구함으로써 유기 탄소 호흡의 산소 의존도 및 탄소 변환에 대한 통찰력을 얻을 수 있다"고 말했다.

[researchpaper 리서치페이퍼=이찬건 기자]