국제 연구팀은 남극에서 120만 년 전으로 거슬러 올라가는 9,186피트(2,800m) 길이의 얼음 코어를 성공적으로 시추하여 회수했습니다. 샘플은 너무 깊어서 남극 빙상 아래의 기반암에 도달했습니다.

남극 대륙의 유럽 얼음 코어링 프로젝트(Beyond EPICA)의 코디네이터이자 코어를 수집한 팀인 Carlo Barbante는, 길이가 축구장 25개만큼 길고, 안테나 끝까지의 높이보다 6.5배 더 높은 이 코어는 "지구 기후의 놀라운 기록"을 포착하는 "타임머신"이라고 말했습니다.

이탈리아 베니스의 카 포스카리 대학교 교수이자 이탈리아 국립 연구 위원회의 극지 과학 연구소 수석 연구원인 바르반테에 따르면, 연구팀은 코어를 3.2피트(1m) 조각으로 자르고 단열 상자에 보관하여 연구할 수 있도록 했습니다.

코어는 지구상에서 가장 가혹하고 극한적인 지역 중 하나인 리틀 돔 C에서 수집되었습니다. 이 사이트는 이탈리아-프랑스 콘코르디아 연구 기지에서 21마일(34km) 떨어져 있으며, 지속적으로 강한 돌풍과 영하 40도 화씨(영하 40도 섭씨) 이하의 거의 일정한 기온에 시달립니다.

지구상에서 가장 오래된 얼음 중 하나인 이 얼음은 시간이 지남에 따라 지구의 기후가 어떻게 변화했는지에 대한 가장 큰 의문에 대한 답을 제공할 수도 있습니다.

Barbante는 이메일을 통해 "얼음 코어에 갇힌 기포는 이산화탄소와 메탄과 같은 온실 가스 농도를 포함하여 과거 대기 구성의 직접적인 스냅샷을 제공합니다."라고 말했습니다. "이를 분석함으로써 우리는 지구 기후가 태양 복사, 화산 활동 및 궤도 변화와 같은 기후 강제 요인의 변화에 ​​어떻게 반응했는지 재구성할 수 있습니다. 이 데이터는 수십만 년 동안 온실 가스와 지구 온도 간의 복잡한 관계를 이해하는 데 도움이 되며, 현재는 120만 년(들)까지, 그리고 그 이상까지 이어지기를 바랍니다."

과학자들은 또한 이 얼음이 약 100만 년 전에 지구의 빙하기가 갑자기 바뀐 이유를 밝혀낼 수 있기를 바라고 있습니다. 최근 연구에 따르면 이 사건은 고대 인류 조상을 거의 멸종시켰었습니다.

얼음 코어 조각은 다른 기관으로 보내 분석될 때까지 남극 동굴에 보관됩니다. 

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얼음으로 뒤덮인 이정표

연구자들은 유럽 위원회에서 자금을 지원한 Beyond EPICA — Oldest Ice 프로젝트 의 네 번째 캠페인에서 코어를 수집했습니다  . 이 캠페인은 11월 중순부터 1월 중순까지의 가장 최근 남극 여름에 진행되었습니다. 전반적으로 12개 유럽 과학 기관의 전문가들은 지난 4개 여름 동안 200일 이상 얼음을 뚫고 가공했습니다.

이 프로그램은 1996년부터 2008년까지 진행된 초기 EPICA 프로젝트의 목표를 기반으로 합니다. 그 기간 동안 연구자들은 지난 80만 년 동안 기후와 대기 온실 가스 간의 연관성을 밝혀낸 깊은 얼음 코어를 뚫었습니다. 최근 캠페인에서 수집된 코어는 새로운 이정표를 나타내며, 훨씬 더 오래 전으로 거슬러 올라가는 지구 기후의 지속적인 기록을 만들어냅니다.

원래 EPICA 코어에 대한 연구에 따르면 지구 기후는 10만 년 주기의 추운 빙하기 또는 빙하 시대를 겪었고, 그 사이에 따뜻한 기간이 끼어 있었습니다. 하지만 이 발견은 지구가 100만 년 전에 41,000년의 빙하기를 겪었다는 것을 보여주는 해양 퇴적물과 일치하지 않았습니다. 

Beyond EPICA 프로젝트는 이러한 변화가 발생한 이유를 설명할 수 있는 오래된 얼음을 찾는 목표로 2016년에 시작되었으며, 적합한 지역을 찾기 위한 탐색은 레이더 측량을 사용하여 시작되었습니다.

독일 괴팅겐 대학교와 알프레드 베게너 연구소의 공동 교수이자 해당 분야의 수석 연구원인 프랭크 빌헬름스는 라디오 에코 탐사 기술이 팀원들이 찾고 있던 시간캡슐이 들어 있을 수 있는 얼음을 찾는 데 도움이 되었다고 말했습니다.

영국 남극 조사국의 빙하학자이자 고기후학자인 로버트 멀바니 박사는 "우리는 골디락스 사이트가 필요했습니다. 즉, 가장 깊은 곳에서 잘 해결된 기후 기록을 위해 충분히 두꺼운 얼음이지만, 가장 오래된 얼음이 이미 녹아내릴 정도로 너무 두껍지 않아야 합니다."라고 말했습니다.

항공사진에서 본 남극의 리틀 돔 C 유적지는 국제팀이 고대 얼음 샘플을 채취한 외딴 지역입니다. 

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"이것은 지구 맨틀에서 빠져나온 열이 두꺼운 단열 얼음 담요에 갇힐 때 발생할 수 있습니다. 얼음이 너무 두꺼우면 가장 낮고 오래된 얼음 층을 녹여 잃을 수 있습니다." 멀바니가 말했습니다. "그래서 우리는 시추를 시작하기 전에 적절한 장소를 찾기 위해 후보 지역을 조사하는 데 많은 노력을 기울였습니다."

리틀 돔 C는 남극 중부 고원의 높은 곳에 있으며, 해발 10,498피트(3,200m)의 고도에 도달하여 수많은 과제를 안고 있습니다. 이 팀은 드릴 고장을 방지하고 전기 기계 코어 드릴이 얼음 층을 통과하도록 하기 위해 노력해야 했습니다. 덴마크 코펜하겐 대학교의 이 분야 수석 과학자이자 박사후 연구원인 줄리앙 베스토프는 얼음 1m당 최대 13,000년 분의 기후 데이터를 담을 수 있다고 말했습니다.

고대 얼음으로부터 얻은 통찰력

팀원들이 코어를 회수했을 때, 그들은 찾던 것을 발견했습니다. 암반 위 코어의 가장 아래 688피트(210m)는 심하게 변형되고, 섞이고, 다시 얼었고, 출처가 알려지지 않은 오래된 얼음으로 구성되어 있다고 팀은 말했습니다.

얼음 코어의 가장 깊은 부분에 갇힌 입자와 기포를 통해 120만 년 전 지구 기후가 어땠는지 알 수 있습니다. 

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얼음을 분석하면 얼음판 아래에서 얼음이 어떻게 다시 얼었는지에 대한 이론을 테스트하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구자들은 또한 258만 년 전 제4기 이전의 얼음과 같은 더 오래된 얼음이  존재하는지 확인하고 얼음 아래 바위의 연대를 제공하여 이 남극 지역이 마지막으로 얼음이 없었던 시기를 결정할 것입니다.

영국 남극 조사국의 멀바니는 성명에서 "우리가 더 깊이 굴착하면서 빙하기를 보는 것은 흥미진진했고, 특히 80만 년 전에 끝난 EPICA 기록보다 더 오래된 얼음을 굴착하고 있다는 것을 알았을 때 더욱 흥미로웠습니다."라고 말했습니다. "120만 년이라는 이 기록은 원래 EPICA 코어의 최근 데이터와 비교할 수 있는 41,000년의 빙하 주기를 여러 개 제공합니다."

바르반테에 따르면, 120만 년에서 90만 년 전에 발생한 중신세 전이는 지구 빙하 주기의 근본적인 변화를 나타낸다고 합니다.

"이러한 전환은 여전히 ​​과학적 미스터리로 남아 있으며, 특히 온실 가스와 빙상 역학의 역할과 관련하여 그렇습니다."라고 그는 말했습니다. "Beyond EPICA 빙상 코어는 이 중요한 기간 동안 대기 조건을 직접 측정할 수 있는 전례 없는 기회를 제공하며, 잠재적으로 이러한 전환이 발생한 이유와 이것이 우리 지구의 기후 시스템을 어떻게 형성했는지에 대한 답을 밝혀낼 수 있습니다."

중신세 전환기 동안 빙하 시대가 더 길고 강렬해져서 기온이 떨어지고 건조한 기후 조건이 초래되었습니다. 2023년 Science 저널에 발표된 연구에 따르면, 지구 인구는 930,000년에서 813,000년 전 사이에 약 1,280명의 생식 개체로 감소한 다음 약 117,000년 동안 그 작은 수준을 유지했습니다.  연구 저자들은 이 사건이 "인간 조상을 멸종 직전까지 몰았다"고 주장하지만,  다른 사람들은 더 회의적입니다 .

그럼에도 불구하고, 빙하 코어에는 빙하기 기간의 길이가 바뀐 이유에 대한 증거가 담겨 있을 수 있습니다.

팀은 현장에 있는 난방 굴착 텐트에서 교대로 24시간 생활하고, 자고, 먹고, 일했습니다. 

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공기 중에 뭔가 (거품)

얼음 코어는 시간이 지나면서 압축된 눈 층을 포함하고 있으며, 공기 방울과 입자를 가두어 두고 이를 분석하면 지구의 온도와 대기가 어떻게 변했는지 알 수 있습니다.

이러한 자료는 과학자들이 지구 기후가 과거에 어떻게 행동했는지 이해하여 미래에 상황이 어떻게 변할지 더 잘 예측하는 데 도움이 될 수 있으며, 지구가 다양한 온실 가스 농도에 어떻게 반응하는지에 대한 맥락을 제공할 수 있습니다.

채플힐 노스캐롤라이나 대학교 예술과학 대학의 크레이버 가문 학장인 짐 화이트는 이메일에서 "남극 얼음 코어는 로제타 스톤과 같습니다."라고 말했습니다. "이것은 온도의 언어와 (이산화탄소) 수준의 언어를 모두 사용하여 이 두 가지 주요 기후 변수가 어떻게 상호 작용하는지 볼 수 있다는 점에서 독특합니다."

화이트는 얼음 코어 회수에 관여하지 않았습니다. 하지만 그는 얼음이 "지구의 기후 변화의 근본적 역학에 대한 많은 정보를 제공할 잠재력이 있으며, 그 중요성은 과장할 수 없다"고 말했습니다.

현장에서 예비 분석이 이루어지는 동안, 얼음 코어 조각은 쇄빙선 Laura Bassi에 실려 유럽으로 다시 운반되어 완벽한 온도를 유지합니다. Barbante는 과학자들이 얼음 내의 가스와 먼지 입자 농도를 측정하는 데 깊이 들어가면서 이 연구는 수년간의 노력이 될 것으로 예상합니다.

한편, Beyond EPICA 프로젝트와 다른 국제 협회는 더 긴 기후 기록을 보여줄 수 있는 오래된 얼음을 찾을 것입니다. 하지만 그러한 노력에는 더 진보된 기술과 계획이 필요하다고 Barbante는 말했습니다.

그는 "우리는 우리가 연구하고 있는 것과 유사한 지속적인 기후 기록을 검색할 수 있는 남극의 다른 장소를 찾아야 합니다."라고 말했습니다.