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“우리의 연구 결과는 초가공 식품의 더 많은 섭취가 뇌의 차이와 관련이 있음을 시사합니다. 이러한 연관성은 우리 연구에서 인과관계를 확인할 수는 없지만 과식과 같은 행동 패턴과 연관될 수 있습니다. 관찰된 연관성은 염증이나 비만으로만 설명되는 것이 아닙니다. 유화제와 같은 UPF에 전형적인 성분과 첨가제도 역할을 할 수 있지만, 이를 위해서는 추가적인 종적 또는 실험적 증거가 필요합니다.”라고 이번 연구의 공동 제1저자인 University of University의 Arsène Kanyamibwa는 설명합니다. 헬싱키.

가공 vs. 초가공: 차이점 이해하기

가공식품이 모두 해로운 것은 아닙니다. 많은 가공 식품, 특히 식물 기반 식품은 균형 잡힌 식단의 유익한 부분입니다. 그러나 산업용 첨가물과 화학적으로 변형된 성분을 함유한 초가공 식품은 심각한 건강 문제를 야기합니다.

“특히 냉동야채 등 식물성 가공식품을 추천할 수 있습니다. 가공의 장점을 보여주는 또 다른 좋은 예는 우유의 저온살균입니다. 반면, 육류가공품처럼 화학적으로 변형된 성분과 첨가물이 많이 함유된 식품은 문제가 됩니다.”

다이어트와 공중 보건에 대한 영향

Kanyamibwa는 이와 같은 새로운 연구가 개인의 음식 선택과 공중 보건 정책에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 강조합니다.

Kanyamibwa는 “증거가 늘어나고 있는 상황에서 초가공 식품 섭취를 줄이고 식품 제조에 대한 규제 기준을 강화하는 것이 더 나은 공중 보건 결과를 보장하는 데 중요한 단계가 될 수 있습니다”라고 주장합니다.

이번 조사는 영국 전역의 중년 참가자를 포함하는 대규모 건강 데이터베이스인 UK Biobank의 데이터를 활용했습니다. 이 연구는 헬싱키 대학교와 맥길 대학교 몬트리올 신경학 연구소의 협력을 통해 수행되었으며, 영양, 신경 과학 및 영상 분석 분야의 전문 지식을 결합하여 현대 식단이 인간의 뇌에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 탐구했습니다.

초음속 여행을 열망에서 현실로 바꾸는 데 중점을 두고 있는 Nicholaus Parziale 교수는 “정말로 지구가 줄어들고 있습니다”라고 말합니다. Parziale는 최근 극한 속도의 유체 역학에 대한 연구를 인정받아 과학자 및 엔지니어를 위한 대통령 조기 경력 상을 받았습니다. “여행을 더 빠르고, 쉽고, 즐겁게 만들 것입니다.”

마하 10의 속도로 비행하는 도전

단 한 시간 안에 세계의 절반을 커버하는 것은 불가능해 보일 수 있지만 기술은 보이는 것만큼 멀지 않습니다. 일부 군용 항공기는 이미 마하 2 또는 마하 3의 속도에 도달했는데, 이는 음속의 2~3배에 달하는 속도를 의미합니다. 마하 1은 시속 약 760마일에 해당합니다. 로스앤젤레스에서 시드니까지 60분 만에 이동하려면 항공기가 마하 10에 도달해야 합니다. 가장 큰 장애물은 이러한 극한 속도로 비행하는 동안 발생하는 엄청난 난기류와 열입니다.

낮은 속도에서 항공기 주변의 공기가 움직이는 방식과 더 빠른 속도에서 공기가 움직이는 방식 사이에는 근본적인 차이가 있습니다. 엔지니어들은 이러한 조건을 비압축성 흐름과 압축성 흐름으로 설명합니다. 더 낮은 속도(시속 약 마하 0.3 또는 225마일 미만)에서 발생하는 비압축성 흐름에서는 공기 밀도가 거의 동일하게 유지됩니다. 이러한 일관성은 항공 설계를 단순화합니다. 항공기가 음속보다 빠르게 움직이면 공기 흐름은 대신 압축 가능해집니다. “그 이유는 가스가 ‘눌러질’ 수 있기 때문입니다.”라고 Parziale은 설명합니다. 이는 압축할 수 있다는 의미입니다.

극초음속 설계에 공기 흐름 동작이 중요한 이유

공기가 압축되면 압력과 온도의 변화에 ​​따라 밀도가 변합니다. 이러한 변화는 항공기가 주변 공기와 상호 작용하는 방식에 영향을 미칩니다. “압축성은 공기 흐름이 몸 주위를 흐르는 방식에 영향을 미치며 이륙하거나 공중에 머무르는 데 필요한 양력, 항력 및 추력과 같은 것들을 변경할 수 있습니다.” 이러한 모든 요소는 항공기 설계에 중요한 역할을 합니다.

엔지니어들은 이미 “낮은 마하” 수치라고 불리는 음속 이하 또는 그 근처로 비행하는 항공기의 공기 흐름을 상당히 잘 이해하고 있습니다. 극초음속 항공기를 만들려면 마하 5, 마하 6, 심지어 마하 10에서 공기가 어떻게 행동하는지에 대한 더 깊은 이해가 필요합니다. 모르코빈의 가설에서 제공하는 지침을 제외하면 이러한 행동의 대부분은 여전히 ​​불확실합니다.

모르코빈의 가설과 극초음속 난류의 미스터리

20세기 중반 Mark Morkovin이 개발한 이 가설은 공기가 마하 5 또는 마하 6 정도로 이동할 때 난류의 기본 특성이 저속에서의 난류와 놀라울 정도로 유사하다고 제안합니다. 고속 기류는 온도와 밀도의 더 큰 변화를 수반하지만 Morkovin은 난류 운동의 일반적인 패턴이 대부분 일관되게 유지된다고 제안했습니다. “기본적으로 Morkovin의 가설은 난류 공기가 저속에서 고속으로 이동하는 방식이 크게 다르지 않다는 것을 의미합니다.”라고 Parziale은 말합니다. “가설이 맞다면 이렇게 빠른 속도에서 난류를 이해하는 데 완전히 새로운 방법이 필요하지 않다는 뜻입니다. 느린 흐름에 사용하는 것과 동일한 개념을 사용할 수 있습니다.” 이는 또한 미래의 극초음속 항공기가 완전히 다른 설계 철학을 요구하지 않을 수도 있음을 시사합니다.

그 중요성에도 불구하고 이 가설은 확실한 실험적 검증이 부족했습니다. 이러한 격차는 2025년 11월 12일 Nature Communications에 게재된 Morkovin 가설을 뒷받침하는 초음속 난류 수량 연구에 설명된 Parziale의 최근 연구로 이어졌습니다.

11년에 걸쳐 진행된 레이저 및 크립톤 실험

이번 연구에서 Parziale 팀은 크립톤 가스를 풍동에 도입하고 레이저를 사용하여 이를 이온화했습니다. 이 과정을 통해 크립톤 원자에 의해 형성된 직선의 빛나는 선이 잠깐 생성되었습니다. 그런 다음 고해상도 카메라는 이 조명 선이 기류를 통해 이동할 때 어떻게 구부러지고, 뒤틀리고, 왜곡되는지를 포착했습니다. 이는 잎이 강의 작은 소용돌이 흐름 내에서 표류하고 회전하는 방식과 유사합니다. “이 선이 가스와 함께 움직이면 흐름의 주름과 구조를 볼 수 있으며, 이를 통해 난류에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다.”라고 Parziale은 말합니다. 그는 실험 장치를 개발하는 데 11년의 노력이 필요하다고 지적했습니다. “그리고 우리가 발견한 것은 마하 6에서 난류 거동이 비압축성 흐름에 매우 가깝다는 것입니다.”

Parziale의 그룹은 2016년 공군 과학 연구실 젊은 연구자 연구 프로그램(YIP), 2020년 해군 연구실(ONR) YIP로부터 초기 지원을 받았으며 최신 작업도 ONR의 자금 지원을 받았습니다.

미래의 비행 및 우주 접근에 대한 연구 결과의 의미

Morkovin의 가설은 아직 완전히 입증되지 않았지만 새로운 결과를 통해 과학자들은 극초음속을 견딜 수 있는 항공기를 설계하는 방법을 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다. 연구 결과에 따르면 엔지니어는 이러한 극한 조건에 대해 항공기 설계에 대한 근본적인 접근 방식을 재창조할 필요가 없으며, 이는 과제를 크게 단순화합니다.

“오늘날 우리는 비행기를 설계하기 위해 컴퓨터를 사용해야 하며, 마하 6의 속도로 비행하는 비행기를 설계하기 위해 컴퓨터 리소스를 사용하여 모든 작고 미세한 세부 사항을 시뮬레이션하는 것은 불가능할 것입니다.”라고 Parziale은 설명합니다. “Morkovin의 가설을 통해 우리는 가정을 단순화하여 극초음속 차량을 설계하기 위한 계산 요구 사항을 더욱 실현 가능하게 만들 수 있습니다.”

Parziale은 동일한 원칙이 미래의 우주 접근을 변화시킬 수 있다고 덧붙였습니다. “초음속으로 비행하는 비행기를 만들 수 있다면 로켓을 발사하는 대신 우주로 날아갈 수도 있습니다. 그러면 지구 저궤도를 오가는 운송이 더 쉬워질 것입니다.”라고 그는 말합니다. “지구뿐 아니라 저궤도 운송의 판도를 바꾸는 획기적인 기술이 될 것입니다.”

이 프로젝트는 Tamás Hajdu(Eötvös Loránd 대학교 과학부, 인류학과(ELTE TTK))가 주관했으며 ELTE RCH 고고학 연구소의 Anna Szécsényi-Nagy와 Noémi Borbély가 유전자 분석을 수행했습니다. 그들의 연구는 인문학과 자연과학이 협력할 때 역사적 기록이 어떻게 검증되고 폭력적인 죽음이 놀랍도록 자세하게 재구성될 수 있는지를 보여줍니다. 이 연구는 Forensic Science International: Genetics에 게재되었습니다.

마가렛 섬의 초기 발견

이야기는 1915년 마가렛 섬(부다페스트)의 도미니코회 수도원을 발굴하던 고고학자들이 성물 보관소에서 한 청년의 뼈를 발견하면서 시작되었습니다. 매장 상황, 시대적 출처, 해골에 대한 외상 증거를 바탕으로 당시 연구자들은 유해가 아르파드 가문의 구성원인 Macsó의 Béla Duke의 소유라고 제안했습니다. Béla of Macsó(1243년 이후 출생 – 사망: 1272년 11월)는 그의 어머니 쪽 왕 Béla IV의 손자였으며, 그의 아버지의 혈통은 9세기부터 수많은 키예프 대공을 배출한 북부, 스칸디나비아 출신의 Rurik 왕조로 거슬러 올라갑니다. 13세기 오스트리아 연대기에 따르면, 벨라 공작은 1272년 11월 헤데르 가문의 반 헨릭 “코제기”와 그의 동료들에 의해 암살되었습니다. 현대 이야기에서는 그의 훼손된 시신을 Margit(그의 여동생)과 Erzsébet(그의 조카)이 어떻게 수집하여 도미니카 수도원에 묻었는지 설명합니다.

잃어버린 뼈와 20세기의 실종

발굴 후 유해는 생물인류학 연구를 위해 부다페스트 대학교 인류학 연구소(현 ELTE TTK 인류학과)의 Lajos Bartucz로 보내졌습니다. Bartucz는 여러 개의 치명적인 두개골 부상과 함께 뼈대를 가로지르는 23개의 칼에 베인 상처를 기록했습니다. 그는 공작이 여러 사람에게 동시에 공격을 받았고 심지어 바닥에 누워 있는 동안에도 맞았다고 결론지었습니다. Bartucz는 1936년에 뼈를 공개적으로 언급했고 1938년에 두개골 사진을 출판했습니다. 그 후 유해에 대한 모든 언급은 사라졌으며 많은 전문가들은 이 뼈가 2차 세계 대전 중에 손실되었다고 믿었습니다. 뜻밖에도 2018년 헝가리 자연사 박물관의 인류학 컬렉션에 있는 수만 개의 표본 중 나무 상자에서 두개골 후골이 재발견되었으며, 두개골은 ELTE의 Aurél Török 컬렉션에 계속 큐레이팅되었습니다.

현대 과학으로 사건 재개

2018년에는 Tamás Hajdu(ELTE TTK 생물인류학과)의 주도로 새로운 국제 연구 컨소시엄이 구성되었습니다. 이 그룹에는 인류학자, 유전학자, 고고학자, 고고학 식물학자, 안정 동위원소 전문가, 방사성탄소 전문가, 치과의사가 포함되었습니다. 그들의 목적은 현대 법의학 및 생물고고학 방법을 사용하여 유해의 신원을 확인하고 공작의 삶과 죽음을 최대한 완벽하게 재구성하는 것이었습니다.

이 발견은 탁월한 역사적 가치를 지니고 있습니다. King Béla III 외에도 Macsó의 Béla는 거의 완전한 골격이 여전히 보존되어 있는 아르파드 가문의 유일한 확인된 구성원입니다. 이는 아르파드 왕조와 루릭 가문의 유전적 유산에 대한 보기 드문 통찰력을 제공합니다. 비엔나, 볼로냐, 헬싱키, 하버드 대학교 및 여러 헝가리 기관의 연구원들이 프로젝트에 참여했습니다.

생물학적 프로필 및 다이어트 통찰력

인류학적 분석에 따르면 마가렛 섬의 수도원 바닥 아래에 묻힌 남자는 20대 초반이었습니다. 14C 초기 측정 결과 예상보다 약간 빠른 날짜(13세기 후반)가 제시된 후 정확성을 보장하기 위해 두 실험실에서 방사성 탄소 연대 측정을 수행했습니다. 원자력 연구소(Debrecen)의 추가 테스트에서는 예상치 못한 조기 발생이 식습관으로 인해 발생한 것으로 나타났습니다. 그 사람은 고대 탄소원을 먹은 어류와 조개류를 포함하여 다량의 동물성 단백질을 섭취하여 뼈에 “저장고” 효과를 생성한 것으로 알려져 있습니다.

팀은 또한 그의 식단을 더욱 재구성하기 위해 치아 미적분학을 조사했습니다. 1000개 이상의 미세화석이 치석에서 발견되었습니다. 밀과 보리의 전분 알갱이와 제분, 요리, 굽는 흔적이 뚜렷이 나타나 그의 식사에는 조리된 밀 세몰리나와 구운 밀빵이 포함되어 있었음을 알 수 있습니다.

사람이 생애의 여러 단계에서 어디에 살았는지 결정하는 데 도움이 되는 스트론튬 동위원소 분석을 통해 그 사람이 묻힌 곳과 같은 곳에서 자라지 않은 것으로 나타났습니다. 그의 유아기 동위원소 서명은 부코바르와 시르미아 지역(현재 크로아티아와 세르비아의 일부, 이전에는 이 지역이 중세 헝가리 왕국의 막소 바나트의 일부였음)뿐만 아니라 카르파티아 분지의 다른 지역에서 발견된 것과 일치합니다. 나중에 어린 시절에 그는 다른 지역, 아마도 현대 부다페스트 근처로 이사했습니다.

유전적 증거는 해골과 왕족의 혈통을 연결합니다

신원에 대한 최종 확인은 Anna Szécsényi-Nagy와 Noémi Borbély에 의해 ELTE RCH의 고고학 연구소에서 수행되었습니다. 여러 줄의 유전적 증거가 역사적 문서에 기술된 계보적 연결을 뒷받침했습니다. 결과는 Macsó의 Béla가 King Béla III의 증손자(4대 후손)였으며 Saint Ladislaus에 대한 그의 유전적 거리가 예상되는 혈통 패턴과 일치한다는 것을 보여줍니다.

게놈 전체 분석에 따르면 공작은 강력한 스칸디나비아 유전적 구성 요소(거의 절반), 중요한 동부 지중해 조상 및 더 작은 중세 초기 중앙 유럽 구성 요소를 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 스칸디나비아의 기여는 루리크 왕조의 혈통을 뒷받침하는 반면, 동부 지중해 부분은 비잔틴 제국 가문의 일원이자 벨라 4세의 아내인 외할머니 마리아 라스카리나에 해당할 수 있습니다. Y 염색체 결과는 또한 역사적으로 문서화된 Rurik 부계 계통을 확인시켜 줍니다. 2023년 러시아 고고학 연구에 따르면 13세기 루리키드(드미트리 알렉산드로비치)는 동일한 부계 혈통에 속해 있으며, 이는 야로슬라프 1세(야로슬라프 블라디미로비치, 현자 야로슬라프라고도 알려짐)까지 거슬러 올라갈 수 있습니다. 현재 루리키드 후손의 유전 데이터는 이러한 연관성을 더욱 강화합니다.

조직적이고 잔혹한 암살의 재구성

Béla가 어떻게 사망했는지 이해하고 증거를 중세 기록과 비교하기 위해 팀은 상세한 법의학 인류학 조사를 수행했습니다. 분석 결과에 따르면 두개골 9개, 신체 나머지 17개를 포함해 26개의 주검 부상이 있었으며 모두 한 번의 폭력적인 공격으로 인해 발생했습니다. 상처의 패턴을 보면 세 명의 가해자가 참여했음을 알 수 있습니다. 한 명은 정면에서 맞서고 나머지 한 명은 좌우에서 공격했습니다.

상처를 보면 벨라가 공격을 인지하고 자신을 방어하려 했다는 사실이 드러난다. 두 가지 유형의 무기가 사용되었을 가능성이 높습니다. 아마도 세이버와 장검일 것입니다. 상처의 깊이와 선명함은 그가 죽었을 때 갑옷을 입지 않았음을 나타냅니다. 재구성된 일련의 폭력은 머리와 상체에 대한 공격으로 시작되고, 추가 공격을 막으려는 과정에서 심각한 방어 부상이 이어집니다. 그는 결국 측면 공격에 의해 무력화되었고, 그가 땅에 쓰러지자 공격자들은 그의 머리와 얼굴에 치명적인 타격을가했습니다. 이러한 부상의 수와 강도는 강한 정서적 동기(예: 갑작스러운 분노, 증오)를 나타내는 반면, 공격의 조직적인 성격은 계획을 암시합니다. 1272년 11월 벨라 공작의 암살은 부분적으로나 전체적으로 계획된 것으로 보이지만, 살해 방식을 보면 암살이 침착하게 이루어지지 않았음을 알 수 있습니다.

연구과제에 참여하는 연구자 및 기관은 다음과 같습니다.

• 타마스 하이두 프로젝트 코디네이터, 제1저자: 부다페스트 ELTE의 생물인류학과, 크로아티아 자그레브 인류학연구소 응용생물인류학센터
• 노에미 보벨리, 교신 저자: 부다페스트 ELTE RCH 고고학 연구소 및 ELTE 생물학 박사 과정
• 졸트 베르너트 그리고 아고타 부자르: 부다페스트 헝가리 자연사 박물관
• 타마스 세니체이: 부다페스트 ELTE 생물인류학과
• István Major, Mihály Molnár, Anikó Horváth, László Palcsu 그리고 추자 리스트-사보: 동위원소 기후학 및 환경 연구 센터, HUN-REN 핵 연구소, 데브레첸
• Zsuzsa Lisztes-Szabó: 데브레첸 대학교 과학기술부 식물학과
• 클라우디오 카바주티: 이탈리아 볼로냐 볼로냐대학교 역사문화학과 Alma Mater Studiorum
• 바르나 아르파드 켈렌테이 그리고 엔젤 존: 데브레첸 대학교 치과 학부
• 발라즈 구슈타프 멘데 그리고 크리스토프 야캅: 부다페스트 ELTE RCH 고고학 연구소
• 아고스턴 타카치: 중세 부서, 성 박물관 – 부다페스트 역사 박물관, 부다페스트
• 올리비아 셰로넷 그리고 론 핀하시: 오스트리아 비엔나 비엔나 대학교 진화인류학과.
• 데이비드 에밀 라이히: 미국 보스턴 하버드 의과대학 유전학과, 미국 케임브리지 하버드 대학교 인간진화생물학과, MIT 브로드 연구소 및 미국 케임브리지 하버드 하버드 대학교, 미국 보스톤 하워드 휴즈 의학 연구소
• 마틴 트라우트만, 교신저자: 헬싱키 대학교 문화/고고학과, 핀란드 헬싱키 és A 및 O – 생물고고학을 위한 인류학과 골고고학 실습, 뮌헨
• 안나 세세니-나기(Anna Szécsényi-Nagy), 마지막 저자: 부다페스트 ELTE RCH 고고학 연구소

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.

연구에 따르면 사람들은 자신의 스트레스 요인을 더 잘 통제할 수 있다고 생각하는 날에는 문제를 해결하기 위해 배관공에게 전화하거나 어려운 대화를 해결하는 등의 조치를 취할 가능성이 62% 더 높았습니다. 이 효과는 나이가 들수록 더욱 강해졌습니다. 결과는 사람의 통제력이 스트레스를 관리하고 건강 결과를 개선하는 데 도움이 되도록 시간이 지남에 따라 강화될 수 있는 중요한 심리적 자원으로 작용할 수 있음을 시사합니다.

연구 결과는 저널에 게재되었습니다. 커뮤니케이션 심리학.

작은 부스트, 큰 이점

펜스테이트 대학의 인간발달 및 가족학 교수이자 논문 수석저자인 데이비드 알메이다(David Almeida)는 “이 연구는 사람들이 일상적인 번거로움에 대해 얼마나 많은 통제력을 갖고 있다고 느끼는지 약간의 향상만으로도 그러한 번거로움이 실제로 해결될 가능성이 더 높다는 것을 보여줍니다.”라고 말했습니다. “일상 생활에서 이러한 통제권을 찾아 행동하는 방법을 배우면 스트레스를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 장기적인 건강과 웰빙에도 도움이 될 수 있습니다.”

알메이다(Almeida)가 주도한 이전 연구에서는 스트레스 반응이 시간이 지남에 따라 변동하며 일상의 사소한 불편함도 누적되면 건강에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다. 논쟁을 정리하는 등 스트레스 요인을 적극적으로 해결하는 것은 스트레스 처리의 핵심 부분이며 감정이 더 빨리 안정되도록 합니다.

통제가 스트레스에 미치는 영향 측정

이 새로운 연구에서 연구자들은 개인적 통제감(사람들이 일상적인 문제에 얼마나 영향을 미칠 수 있다고 느끼는지)이 스트레스 요인이 해결되는지 여부에 영향을 미치는지 알고 싶었습니다. 예를 들어, 청구서 오류를 고칠 수 있다고 믿으면 회사에 전화할 가능성이 더 높아지나요? 또한 팀은 스트레스 유형, 스트레스 요인 발생 빈도, 사회경제적 조건 등 통제력에 무엇이 영향을 미치는지 조사했습니다.

“인식된 스트레스 요인 통제가 스트레스 해결을 촉진한다면, 우리는 이를 스트레스 요인 해결에 영향을 미치고 결과적으로 우리의 정서적 건강과 웰빙에 영향을 미치는 수정 가능한 자원으로 활용할 수 있습니까?” 연구 기간 동안 Penn State의 건강한 노화 센터에서 박사후 연구원이었으며 현재 South Dakota 주립 대학의 조교수로 재직 중인 수석 저자 Dakota Witzel이 물었습니다.

10년에 걸쳐 일일 스트레스 추적하기

연구원들은 건강과 웰빙에 관한 전국 연구인 미국 중년 설문조사(MIDUS)의 일부인 전국 일일 경험 연구에 참여한 1,700명 이상의 성인으로부터 데이터를 분석했습니다. 연속 8일 동안 참가자들은 지난 24시간 동안 경험한 일일 스트레스 요인과 각 스트레스 요인이 하루가 끝날 때까지 해결되었는지 여부를 보고했습니다. 스트레스의 일반적인 원인으로는 대인관계 긴장(말다툼 또는 논쟁 회피), 집이나 직장의 과부하, “네트워크 스트레스”(참가자에게 여전히 괴로움을 야기하는 친구나 가족에게 영향을 미치는 문제) 등이 있습니다.

참가자들은 또한 각 스트레스 요인에 대해 얼마나 많은 통제력을 느끼는지 4점 척도(통제력 없음, 약간, 일부 또는 많음)로 평가했습니다. 인지된 통제력과 스트레스 해소 사이의 연관성이 시간에 따라 변하는지 알아보기 위해 10년 후 동일한 설문조사를 이 참가자들에게 반복했습니다.

제어 수준은 날마다 변동합니다.

결과는 사람들의 통제 감각이 하루 사이에 크게 바뀔 수 있다는 것을 보여주었습니다. 즉, 통제력은 고정된 개인 특성이 아니라 상황에 따라 달라지는 일상적인 인식입니다.

모든 연령대에 걸쳐 사람들이 평소보다 통제력이 더 높다고 느끼는 날(예를 들어 ‘약간’ 통제하는 느낌이 아닌 ‘어느 정도’ 통제감을 느끼는 날)에는 스트레스 요인을 해결할 가능성이 훨씬 더 높았습니다. 이 패턴은 스트레스 요인의 유형이나 강도에 관계없이 적용되었습니다.

흥미롭게도 나이가 들수록 그 연관성은 더욱 강해졌습니다. 연구 초기에 평소보다 높은 수준의 통제력을 느낀 참가자는 그날 스트레스 요인을 해결할 가능성이 61% 더 높았습니다. 10년 후 인지된 통제력이 동일하게 향상되면 그 가능성이 65%로 높아졌습니다.

“이 연구는 또한 우리가 나이가 들수록 더 많은 통제력을 갖게 될 뿐만 아니라 그러한 통제력이 스트레스를 더 잘 처리하는 데 도움이 된다는 것을 보여주기 시작했습니다.”라고 Witzel은 말했습니다.

통제력 키우기

연구 결과는 인지된 통제가 일상적인 스트레스를 줄이는 핵심 도구 역할을 할 수 있음을 시사합니다.

Almeida는 “일상 통제가 고정되어 있지 않다는 것은 고무적인 소식입니다. 우선 순위를 설정하거나 도달 가능한 범위를 재구성하는 등의 실용적인 전략을 통해 강화할 수 있습니다”라고 말했습니다. “우리는 사람들이 더 많은 통제력을 느낄 수 있도록 상황과 설정을 어떻게 만들 수 있는지 알아내야 합니다.”

통제력을 구축하는 실용적인 방법에는 도달 가능한 범위에 집중하고, 큰 과제를 작은 단계로 나누고, 시간 차단 또는 목록을 사용하여 진행 상황을 추적하는 것이 포함됩니다. 이러한 작은 승리는 추진력을 만들고 스트레스를 줄일 수 있습니다. 도움을 요청하거나 작업을 위임하는 것도 지원과 통제 감각을 높일 수 있습니다. 짧은 묵상으로 하루를 마무리하는 것은 사람들이 다음 날을 정신적으로 준비하는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구의 다음 단계

연구팀은 인지된 통제가 장기 또는 만성 스트레스와 어떻게 상호작용하는지 계속 연구할 계획입니다.

“이 연구에서 우리는 일상적인 스트레스 요인, 즉 하루 종일 발생하는 사소한 불편함에 대해 이야기하고 있습니다. 그러나 사람들이 지속적으로 스트레스 요인에 의해 계속해서 영향을 받는 만성 스트레스도 있습니다”라고 Witzel은 말했습니다. “해결책이 만성 스트레스의 영향을 감소시키는 메커니즘이 될 수 있는지에 대한 아이디어를 탐구하는 것은 흥미로운 탐구 영역입니다.”

Northern Arizona University의 부교수인 Eric Cerino는 이 논문의 공동 저자입니다. 이 논문의 다른 저자로는 유타 주립대학교 교수인 Robert Stawski; Gillian Porter, 임상 조교수, Raechel Livingston, 연구 코디네이터, Northern Arizona University의 Amanda Black; 조나단 러시(Jonathan Rush) 조교수, 빅토리아 대학교; 재클린 모글(RTI Health Solutions); Susan Charles, 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스 교수; 그리고 캘리포니아 주립대학교 풀러턴 교수인 제니퍼 피아자(Jennifer Piazza)도 있습니다.

국립노화연구소(National Institute of Aging)와 소수자 건강 및 건강 격차에 관한 국립 연구소(National Institute on Minority Health and Health Disparities)의 자금 지원이 이 작업을 지원했습니다.

연구원들은 그들의 기술을 최대 일치 선형 예측기(MALP)라고 부릅니다. 핵심 목표는 예측된 값이 관찰된 값과 얼마나 잘 일치하는지 향상하는 것입니다. MALP는 일치 상관 계수(CCC)를 최대화하여 이를 수행합니다. 이 통계 측정은 정밀도(점들이 얼마나 촘촘하게 클러스터되어 있는지)와 정확도(해당 선에 얼마나 가까운지)를 모두 반영하여 산점도에서 숫자 쌍이 45도 선을 따라 어떻게 떨어지는지 평가합니다. 널리 사용되는 최소 제곱법을 포함한 전통적인 접근 방식은 일반적으로 평균 오류를 줄이려고 노력합니다. 많은 상황에서 효과적이긴 하지만 이러한 방법은 주요 목표가 예측과 실제 값 사이의 강력한 일치를 보장하는 것인 경우 목표를 놓칠 수 있다고 수학과 조교수인 Kim은 말합니다.

“때때로 우리는 예측이 근접하기를 원하지 않고 실제 값과 가장 일치하기를 원합니다”라고 Kim은 설명합니다. “문제는 과학적으로 의미 있는 방식으로 두 개체의 일치를 어떻게 정의할 수 있느냐는 것입니다. 이것을 개념화할 수 있는 한 가지 방법은 예측 값과 실제 값 사이의 산점도에서 점이 45도 선에 얼마나 가깝게 정렬되어 있는지입니다. 따라서 이들의 산점도가 이 45도 선과 강한 정렬을 보인다면 이 둘 사이에 좋은 수준의 일치가 있다고 말할 수 있습니다.”

단순한 상관관계보다 합의가 더 중요한 이유

김 씨에 따르면 사람들은 일치라는 단어를 들으면 피어슨 상관계수를 가장 먼저 떠올리는 경우가 많다. 피어슨 상관계수는 통계 교육 초기에 소개되어 여전히 기본적인 도구이기 때문이다. Pearson의 방법은 두 변수 사이의 선형 관계의 강도를 측정하지만 관계가 45도 선과 일치하는지 여부를 구체적으로 확인하지는 않습니다. 예를 들어 데이터 포인트가 직선에 가깝다면 50도 또는 75도 기울어진 선에 대한 강한 상관관계를 감지할 수 있다고 Kim은 말합니다.

“우리의 경우 특히 45도 선과의 정렬에 관심이 있습니다. 이를 위해 우리는 Lin이 1989년에 도입한 일치 상관 계수라는 다른 측정값을 사용합니다. 이 측정 기준은 특히 데이터가 45도 선과 얼마나 잘 정렬되는지에 중점을 둡니다. 우리가 개발한 것은 예측 값과 실제 값 사이의 일치 상관 관계를 최대화하도록 설계된 예측기입니다.”

눈 스캔 및 신체 측정으로 MALP 테스트

MALP의 성능을 평가하기 위해 팀은 시뮬레이션 데이터와 눈 스캔 및 체지방 평가를 포함한 실제 측정값을 모두 사용하여 테스트를 실행했습니다. 한 연구에서는 두 가지 유형의 OCT(광간섭 단층촬영) 장치인 구형 Stratus OCT와 최신 Cirrus OCT를 비교하는 안과학 프로젝트의 데이터에 MALP를 적용했습니다. 의료 센터가 Cirrus 시스템으로 전환함에 따라 의사는 시간 경과에 따른 결과를 비교할 수 있도록 측정값을 변환하는 신뢰할 수 있는 방법이 필요합니다. 연구원들은 왼쪽 눈 26개와 오른쪽 눈 30개의 고품질 이미지를 사용하여 MALP가 Cirrus OCT 측정에서 Stratus OCT 판독값을 얼마나 정확하게 예측할 수 있는지 조사하고 그 성능을 최소 제곱법과 비교했습니다. MALP는 실제 Stratus 값과 더 밀접하게 일치하는 예측을 생성했으며, 최소 제곱은 평균 오류를 줄이는 데 있어 MALP보다 약간 더 나은 성능을 발휘하여 일치와 오류 최소화 사이의 균형을 강조했습니다.

연구팀은 또한 체중, 복부 크기 및 기타 신체 치수가 포함된 성인 252명의 체지방 데이터 세트를 조사했습니다. 수중 체중 측정과 같은 체지방 비율의 직접적인 측정은 신뢰할 수 있지만 비용이 많이 들기 때문에 더 쉬운 측정으로 대체되는 경우가 많습니다. MALP는 체지방 비율을 추정하는 데 사용되었으며 최소 제곱법에 대해 평가되었습니다. 결과는 눈 스캔 연구와 유사했습니다. MALP는 실제 값과 더 밀접하게 일치하는 예측을 제공한 반면 최소 제곱은 평균 오류가 약간 더 낮았습니다. 이러한 반복된 패턴은 합의와 오류 최소화 사이의 지속적인 균형을 강조했습니다.

올바른 작업에 적합한 도구 선택

Kim과 그의 동료들은 MALP가 표준 기술보다 실제 데이터와 더 효과적으로 일치하는 예측을 자주 제공한다는 것을 관찰했습니다. 그럼에도 불구하고 그들은 연구자들이 특정 우선순위에 따라 MALP와 보다 전통적인 방법 중에서 선택해야 한다고 지적합니다. 전반적인 오류를 줄이는 것이 주요 목표인 경우 확립된 방법은 여전히 ​​잘 수행됩니다. 실제 결과와 최대한 일치하는 예측이 강조되는 경우 MALP가 더 강력한 옵션인 경우가 많습니다.

이 연구의 잠재적 영향은 많은 과학 분야에 영향을 미칩니다. 향상된 예측 도구는 의학, 공중 보건, 경제 및 엔지니어링에 도움이 될 수 있습니다. 예측에 의존하는 연구자들에게 MALP는 유망한 대안을 제공합니다. 특히 예측 값과 관찰 값 사이의 평균 격차를 줄이는 것보다 실제 결과와 긴밀한 합의를 달성하는 것이 더 중요할 때 더욱 그렇습니다.

김씨는 “추가 조사가 필요하다”고 말했다. “현재 우리의 설정은 선형 예측기 클래스에 속합니다. 이 세트는 다양한 분야에서 실질적으로 사용할 수 있을 만큼 크지만 수학적으로 말하면 여전히 제한적입니다. 따라서 이를 일반 클래스로 확장하여 선형 부분을 제거하여 최대 일치 예측기가 되도록 하겠습니다.”

건강과 장수를 위한 엄격한 식이요법과 같이 과학적 증거에 의해 가장 강력하게 뒷받침되는 일부 접근 방식은 일관되게 따르기가 어려울 수 있습니다.

환경이 어떻게 장수에 영향을 미치는지 탐구

미시간 대학교 의과대학 분자 및 통합 생리학과 Scott Leiser 박사 연구실의 새로운 연구에서는 장수 관련 유전자, 환경 영향 및 행동 사이의 주목할만한 연관성을 강조합니다.

이러한 발견은 연구자들이 현재 전략의 불편한 측면을 피하면서 수명을 연장하는 데 사용될 수 있는 생물학적 경로를 밝히는 데 더 가까이 다가가는 데 도움이 됩니다.

벌레 연구에 따르면 단서가 수명에 미치는 영향

에 발표된 첫 번째 연구 PNAS모델 유기체를 사용합니다 C. 엘레간스 (널리 연구된 벌레 종) 환경 신호와 음식에 대한 접근이 수명에 어떻게 영향을 미치는지 조사합니다.

“믿거나 말거나, 우리가 연구하는 대부분의 핵심 아이디어와 신진 대사 유형은 벌레에서 사람까지 보존되어 있습니다”라고 Leiser는 말했습니다.

그는 인간과 벌레 모두 주변에서 감지하는 것에 반응하여 아드레날린이나 도파민을 포함한 호르몬을 방출한다고 설명했습니다. 벌레의 뉴런은 주변 환경과 거의 동일한 방식으로 반응하여 생리적 변화를 유발합니다.

과거 연구에서는 제한된 식량 가용성과 관련된 스트레스가 생존을 증가시킬 수 있음을 보여주었습니다.

UM의 Leiser의 동료인 Scott Pletcher 박사의 초기 파리 연구에서는 단순히 음식 냄새를 맡는 것만으로도 이러한 생존 이점을 상쇄할 수 있음이 밝혀졌습니다.

터치는 장수 경로를 방해합니다

Leiser, 프로젝트 리더 Elizabeth Kitto 박사, 기여자 Safa Beydoun 박사는 촉각과 같은 다른 감각 경험도 식이 제한으로 인한 수명 연장 결과를 감소시킬 수 있는지, 그렇다면 어떤 메커니즘이 관련될 수 있는지에 대해 의문을 제기했습니다.

이를 탐구하기 위해 그들은 일반적으로 먹이를 주는 동안 만나는 대장균의 느낌을 모방한 구슬 층에 벌레를 배치했습니다.

이 부드러운 촉각 신호는 장의 장수 관련 유전자(fmo-2)의 활동을 억제하기에 충분했으며 일반적으로 식이 제한으로 인해 발생하는 수명 연장을 감소시켰습니다.

Leiser는 이전에 2015년에 fmo-2가 식이 제한에 따른 수명 연장에 필요하고 충분하다는 것을 보여주었습니다.

“fmo-2 효소는 신진대사를 재형성하고 결과적으로 수명을 연장시킵니다.”라고 그는 설명했습니다. “효소가 없으면 식단 제한으로 수명이 길어지지 않습니다.”

그들의 실험에서는 촉각이 도파민과 티라민을 방출하는 세포의 신호를 변경하는 신경 회로를 활성화시키는 것으로 나타났습니다. 이는 장내 fmo-2의 유도를 낮추고 제한된 식단의 장수 혜택을 감소시킵니다.

장수 메커니즘을 조작할 가능성

Leiser에 따르면 인간 건강에 대한 가장 중요한 의미는 이러한 회로가 잠재적으로 조정될 수 있다는 것입니다.

“음식을 먹지 않고도 fmo-2를 유도할 수 있다면 스트레스 반응을 활성화하고 뇌를 속여 장수하게 만들 수 있습니다.”

그러나 이것이 가능하기 전에 연구자들은 fmo-2가 살아있는 유기체에서 수행하는 다른 역할을 이해해야 합니다.

fmo-2 효소의 행동 효과

Science Advances에 발표된 별도의 연구에서 팀은 효소가 명확하고 측정 가능한 방식으로 행동에 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다.

fmo-2를 과발현하도록 조작된 벌레는 주변 환경의 긍정적이거나 부정적인 변화에 거의 반응하지 않는 것으로 나타났습니다. 그들은 잠재적으로 위험한 박테리아로부터 물러나지 않았고, 짧은 금식 후에도 일반적인 벌레가 하는 방식으로 먹이를 먹기 위해 멈추지 않았습니다.

fmo-2가 전혀 없는 웜은 일반 웜보다 환경을 덜 자주 탐색합니다. 이러한 행동 변화는 모두 트립토판 대사의 변화로 인해 발생합니다.

“생명을 연장하기 위한 모든 개입에는 부작용이 있을 것입니다. 그리고 우리는 부작용 중 하나가 행동에 있을 것이라고 생각합니다”라고 Leiser는 말했습니다.

“이 경로를 이해함으로써 우리는 잠재적으로 이러한 부정적인 행동 효과 중 일부를 상쇄할 수 있는 보충제를 제공할 수 있습니다.”

향후 연구 방향

Leiser는 이러한 자연 경로를 표적으로 삼는 약물 개발을 지원한다는 목표로 뇌, 신진 대사, 행동 및 건강이 어떻게 상호 작용하는지 계속 조사할 계획입니다.

“우리 뇌가 장에서 반응하는 모든 개별 신호를 조사하는 것은 뜨겁지만 잘 이해되지 않는 분야입니다.”

추가 저자: Ella Henry, Megan L. Schaller, Mira Bhandari, Sarah A. Easow, Angela M. Tuckowski, Marshall B. Howington, Ajay Bhat, Aditya Sridhar, Eugene Chung, Charles R. Evans

행성 과학자인 André Izidoro와 Baibhav Srivastava는 고급 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 목성의 빠른 초기 팽창이 어린 태양을 둘러싸고 있는 가스와 먼지 원반을 교란시키는 것을 발견했습니다. 행성의 강한 중력으로 인해 원반 전체에 잔물결이 발생하여 작은 입자가 태양으로 떨어지는 것을 방지하는 “우주 교통 체증”이 발생했습니다. 대신, 이 입자들은 촘촘한 띠로 축적되어 행성의 고체 전구체인 미행성체로 합쳐지게 됩니다.

2세대 소행성체와 콘드라이트의 기원

이번 연구의 주요 발견은 이러한 띠 내에서 형성되는 미행성체가 태양계의 원래 구성 요소가 아니라는 것입니다. 그들은 후기 세대의 일부였으며 태양계 초기 시대의 화학적, 연대적 단서를 모두 포함하는 돌질 운석 클래스인 많은 콘드라이트의 탄생과 일치하는 시기에 형성되었습니다.

라이스 대학의 지구, 환경 및 행성 과학 조교수인 Izidoro는 “콘드라이트는 태양계가 탄생했을 때의 타임캡슐과 같습니다.”라고 말했습니다. “그들은 수십억 년에 걸쳐 지구에 떨어졌고, 과학자들은 우주 기원에 대한 단서를 풀기 위해 이를 수집하고 연구했습니다. 미스터리는 항상 이렇습니다. 왜 이 운석 중 일부는 최초의 고체가 생성된 지 200만~300만 년 후에 그렇게 늦게 형성되었는가? 우리의 결과는 목성 자체가 이들의 지연된 탄생을 위한 조건을 만들었다는 것을 보여줍니다.”

콘드라이트는 과학적 연구에 사용할 수 있는 가장 손길이 닿지 않은 물질을 보존하기 때문에 특히 중요합니다. 행성을 건설하는 1세대 물체에서 나온 운석은 녹고 변형되어 원래 구조의 대부분을 잃었습니다. 대조적으로, 콘드라이트는 원시 태양계 먼지뿐만 아니라 콘드룰이라고 불리는 작은 용융 방울도 보유하고 있습니다. 그들의 예상외로 늦은 형성은 수십년 동안 연구자들에게 도전을 안겨주었습니다.

Srivastava는 “우리 모델은 이전에는 적합하지 않았던 두 가지 특징, 즉 두 가지 형태로 나타나는 운석의 동위원소 지문과 행성 형성의 역학을 연결합니다”라고 설명했습니다. “목성은 일찍 성장하여 가스 원반에 틈을 열었으며, 그 과정은 태양계 내부와 외부 물질 사이의 분리를 보호하여 뚜렷한 동위원소 특성을 보존했습니다. 또한 행성상이 훨씬 나중에 형성될 수 있는 새로운 영역을 만들었습니다.”

목성이 내부 태양계 형성을 어떻게 도왔는지

이 연구는 또한 또 다른 수수께끼에 대해 밝힙니다. 지구, 금성, 화성이 왜 다른 별 주위에서 관찰되는 많은 행성계에서 흔히 나타나는 결과인 나선형으로 안쪽으로 회전하는 대신 태양으로부터 1천문 단위 근처에서 공전하는 이유입니다. 가스의 내부 흐름을 차단함으로써 목성은 젊은 행성이 태양을 향해 이동하는 것을 막았습니다. 결과적으로 이 세계는 지구와 그 주변 행성이 결국 형성되는 지구 영역에 남아있었습니다.

Izidoro는 “목성은 단지 가장 큰 행성이 ​​된 것이 아니라 내부 태양계 전체의 구조를 설정했습니다”라고 말했습니다. “그것이 없었다면 우리는 우리가 알고 있는 지구를 가질 수 없었을 것입니다.”

연구팀의 결론은 칠레 북부의 ALMA(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) 망원경을 통해 관찰된 젊은 별계의 원반에서 볼 수 있는 고리 및 간격 패턴과 일치합니다. 이러한 구조는 거대한 행성의 형성이 주변 환경을 어떻게 바꿀 수 있는지 보여줍니다.

Izidoro는 “이 어린 원반을 보면 거대한 행성이 탄생 환경을 형성하고 재형성하기 시작하는 것을 볼 수 있습니다”라고 말했습니다. “우리 태양계도 다르지 않았습니다. 목성의 초기 성장은 지구로 떨어진 운석 안에 갇혀 오늘날에도 읽을 수 있는 흔적을 남겼습니다.”

이 연구는 NSF(National Science Foundation), NSF가 자금을 지원하는 빅 데이터 프라이빗 클라우드 연구 사이버 인프라 및 Rice의 연구 컴퓨팅 센터의 지원을 받았습니다.

“기후 모델의 SAI 시뮬레이션이 정교하더라도 반드시 이상화될 것입니다. 연구자들은 완벽한 크기의 완벽한 입자를 모델링합니다. 그리고 시뮬레이션에서 그들은 정확히 원하는 만큼의 입자를 원하는 위치에 배치합니다. 그러나 우리가 실제로 어디에 있는지 고려하기 시작하면 이상적인 상황과 비교할 때 예측에 많은 불확실성이 드러납니다.”라고 Columbia 기후 학교 및 Columbia Engineering의 대기 화학자이자 에어로졸 과학자인 V. Faye McNeill은 말합니다.

“이렇게 하려고 하면 다양한 일이 일어날 수 있습니다. 그리고 우리는 가능한 결과의 범위가 지금까지 누구도 인식해 온 것보다 훨씬 더 넓다고 주장하고 있습니다.”

태양 지구공학의 한계 탐구

에 발표된 연구에서 과학 보고서McNeill과 그녀의 팀은 SAI를 이론보다 현실에서 훨씬 더 복잡하게 만드는 물리적, 정치적, 경제적 장벽을 조사했습니다. 그들은 기존 연구를 검토하여 SAI의 결과가 SAI의 배포 방법 및 위치에 대한 세부 사항에 따라 어떻게 달라지는지 이해했습니다. 주요 요인에는 입자 방출의 고도와 위도, 연중 시간, 대기에 주입된 물질의 총량이 포함됩니다.

이러한 변수 중에서 위도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보입니다. 예를 들어, 극 근처에 집중된 SAI 노력은 열대 몬순을 방해할 수 있는 반면, 적도 근처의 방출은 제트 기류를 변경하고 전 세계 공기 순환을 방해할 수 있습니다.

McNeill은 “5테라그램의 유황을 대기 중으로 배출하는 것만이 문제가 아닙니다. 언제 어디서 하는지가 중요합니다.”라고 말합니다. 이러한 변동성은 SAI가 발생하면 중앙 집중적이고 조정된 방식으로 수행되어야 함을 시사합니다. 그러나 지정학적 현실을 고려할 때 연구자들은 그럴 가능성이 낮다고 말합니다.

화산의 교훈

SAI를 연구하는 대부분의 기후 모델은 화산 폭발로 생성된 화합물과 유사한 황산염 에어로졸의 사용을 가정합니다. 예를 들어, 1991년 피나투보 산이 폭발했을 때 지구 온도는 몇 년 동안 거의 섭씨 1도나 떨어졌습니다. 이 사건은 SAI가 일시적으로 지구를 식힐 수 있다는 증거로 자주 인용됩니다.

그러나 화산 활동은 위험을 강조하기도 합니다. 피나투보의 폭발은 인도의 몬순 시스템을 혼란에 빠뜨리고 남아시아 전역의 강수량을 줄였으며 오존층 파괴에 기여했습니다. 산성비 및 토양 오염을 포함한 인공 황산염 방출로 인해 유사한 부작용이 발생할 수 있습니다. 이러한 우려로 인해 과학자들은 잠재적으로 더 안전한 다른 물질을 조사하게 되었습니다.

더 나은 재료 검색

제안된 대안에는 탄산칼슘, 알파 알루미나, 금홍석 및 아나타제 티타니아, 입방 지르코니아, 심지어 다이아몬드와 같은 광물이 포함됩니다. 이러한 물질이 햇빛을 얼마나 잘 산란시킬 수 있는지에 대해 많은 관심이 집중되었지만 가용성 및 실용성과 같은 다른 필수 질문은 덜 탐구되었습니다.

“과학자들은 실제적인 한계가 실제로 매년 대량의 에어로졸을 주입하는 능력을 제한할 수 있다는 점을 거의 고려하지 않은 채 에어로졸 후보물질의 사용에 대해 논의해 왔습니다.”라고 컬럼비아 대학의 에어로졸 과학자이자 새 논문의 주저자인 미란다 핵(Miranda Hack)은 말합니다. “제안된 자료 중 상당수는 특별히 풍부하지 않습니다.”

예를 들어, 다이아몬드는 광학적으로 성능이 뛰어나지만 사용하기에는 너무 희소하고 비용이 많이 듭니다. 큐빅 지르코니아와 금홍석 티타니아는 이론적으로는 수요를 충족할 수 있지만 컬럼비아 팀의 경제 모델링에 따르면 수요가 증가하면 생산 비용이 급등할 것으로 예상됩니다. 탄산칼슘과 알파 알루미나만이 대규모로 실행 가능할 만큼 풍부하지만 둘 다 분산 중에 심각한 기술적 문제에 직면합니다.

작은 입자, 큰 문제

SAI가 작동하려면 입자가 1미크론 미만의 매우 작은 크기로 유지되어야 합니다. 그러나 광물 대안은 더 큰 집합체로 함께 뭉치는 경향이 있습니다. 이러한 더 큰 클러스터는 햇빛을 덜 효과적으로 분산시키고 대기에서 예측할 수 없게 행동합니다.

“이러한 완벽한 광학 특성을 갖는 대신 훨씬 더 나쁜 것이 있습니다. 황산염과 비교할 때 논의된 기후 이점의 유형을 반드시 볼 수는 없을 것입니다. “라고 Hack은 말합니다.

불확실성으로 가득 찬 전략

연구원들에 따르면, 배치 물류부터 재료 성능까지 SAI를 둘러싼 많은 알려지지 않은 요소로 인해 이전에 생각했던 것보다 기술이 더욱 불확실해졌습니다. 정책 입안자와 과학자들이 태양 지구공학의 미래를 논의할 때 이러한 과제를 분명히 인식해야 합니다.

Columbia Business School의 기후 경제학자이자 Climate School의 긴밀한 협력자인 Gernot Wagner는 “태양 지구공학을 살펴보면 위험 상쇄에 관한 것입니다.”라고 말합니다. SAI의 지저분한 현실을 고려할 때 “이러한 논문의 99%가 모델로 삼은 방식으로 발생하지는 않을 것”이라고 그는 말합니다.

이 연구에는 컬럼비아 전기화학 에너지 센터(Columbia Electrochemical Energy Center)의 공동 책임자인 Daniel Steingart도 공동 저자로 나와 있습니다. 팀은 SAI가 지구 온난화에 대한 매력적인 빠른 해결책처럼 보일 수 있지만 실제로 지구를 냉각시키는 길은 보이는 것보다 훨씬 더 위험하고 예측 불가능할 수 있다고 강조합니다.