우주 먼지는 북극이 얼마나 빨리 변하고 있는지 보여줍니다.

수년 동안 과학자들은 우주에서 온 미세 입자가 꾸준히 지구로 떨어져 바다 퇴적물에 축적된다는 사실을 알고 있었습니다. 11월 6일에 발표된 연구 과학 이 우주 먼지가 나타나는 곳과 없는 곳을 식별하는 것은 수천 년 동안 해빙 범위가 어떻게 변화했는지에 대한 단서를 제공한다는 것을 보여줍니다.

이번 연구를 주도한 워싱턴대 해양학 조교수인 프랭키 파비아(Frankie Pavia)는 “미래 얼음 면적 감소의 시기와 공간적 패턴을 예측할 수 있다면 온난화를 이해하고 먹이사슬과 어업의 변화를 예측하며 지정학적 변화에 대비하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

우주 먼지가 고대 얼음을 추적하는 데 도움이 되는 방법

우주 먼지는 별이 폭발하거나 혜성이 부서질 때 형성되며, 그 중 대부분은 태양 근처를 통과한 후 헬륨-3이라는 희귀한 형태의 헬륨을 운반합니다. 연구자들은 헬륨-3를 측정하여 지구에서 생성된 물질로부터 우주 먼지를 분리합니다.

Pavia는 “건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 같습니다”라고 말했습니다. “이 작은 양의 우주 먼지가 사방으로 비처럼 쏟아지고 있지만 지구 퇴적물도 꽤 빠르게 축적되고 있습니다.”

하지만 이번 프로젝트에서 Pavia는 먼지가 보이지 않는 곳에 더 중점을 두었습니다.

“마지막 빙하기에는 북극 퇴적물에 우주 먼지가 거의 없었습니다.”라고 그는 말했습니다.

30,000년 된 북극 해빙 복원

연구팀은 우주 먼지가 얼음에 대한 위성 측정을 위한 대체 역할을 할 수 있다고 제안했습니다. 바다 표면이 얼음으로 덮여 있으면 먼지가 해저에 정착할 수 없지만, 물이 열려 있으면 먼지가 퇴적물에 도달할 수 있습니다. 연구진은 북극 세 곳에서 수집한 퇴적물 코어의 우주 먼지 양을 측정함으로써 지난 3만년 동안의 해빙 역사를 재현했습니다.

세 곳의 연구 장소는 “현대적인 얼음 범위의 변화에 ​​걸쳐 있다”고 Pavia는 말했습니다. 북극 근처의 한 지역은 일년 내내 얼음으로 덮여 있습니다. 두 번째는 9월에 얼음의 계절적 가장자리 근처에 있고, 세 번째는 1980년에 지속적으로 얼음으로 덮여 있었지만 지금은 주기적으로 얼음이 없는 상태를 경험하고 있습니다.

연구팀은 얼음이 지속적으로 덮이는 시기가 퇴적물에 우주 먼지가 거의 없는 시기와 일치한다는 사실을 발견했습니다. 이것은 약 20,000년 전 마지막 빙하기에도 마찬가지였습니다. 그 후 행성이 따뜻해지면서 퇴적물 샘플에 우주 먼지가 다시 나타나기 시작했습니다.

얼음 변화를 영양분 사용과 연결

연구자들은 또한 재구성된 얼음 기록을 영양분 가용성에 관한 데이터와 비교했습니다. 그들은 해빙 수준이 낮을 때 영양분 소비가 가장 높았고 얼음 면적이 증가함에 따라 감소한다는 것을 발견했습니다.

영양 순환 데이터는 한때 질소를 소화하는 유기체인 유공충(foraminifera)이 살았던 작은 껍질에서 나옵니다. 껍질에 보존된 화학적 특징은 이 유기체가 살아 있는 동안 얼마나 많은 양분을 사용했는지를 보여줍니다.

Pavia는 “미래에 얼음이 감소함에 따라 북극의 식물성 플랑크톤에 의한 영양분 소비가 증가할 것으로 예상하며 이는 먹이사슬에 영향을 미칠 것”이라고 말했습니다.

영양소의 변화를 주도하는 것은 무엇입니까?

얼음이 감소함에 따라 영양분 사용이 변화하는 이유를 이해하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 한 가지 가능성은 얼음이 적으면 표면에서 더 많은 광합성이 이루어져 영양분 흡수가 증가한다는 것입니다. 또 다른 아이디어는 얼음이 녹으면 물 속의 영양분 농도가 희석된다는 것입니다.

두 가지 아이디어 모두 더 높은 영양분 소비로 나타날 수 있지만 첫 번째 아이디어만이 해양 생산성의 증가를 나타냅니다.

추가 공동 저자로는 매사추세츠 대학교 보스턴(University of Massachusetts Boston)의 Jesse R. Farmer; 미국 지질조사국의 Laura Gemery와 Thomas M. Cronin; 그리고 Caltech의 Jonathan Treffkorn과 Kenneth A. Farley가 있습니다.

이 연구는 국립과학재단(National Science Foundation)과 Foster and Coco Stanback 박사후 연구원의 지원을 받았습니다.