[표지로 읽는 과학] 지구가 뜨거워지면, 땅속탄소 배출량 늘어나

2017년 04월 02일 18:00

이번 주 사이언스(3월 31일자) 표지는 해바라기의 키만큼이나 긴 뿌리가 돋보이는 해바라기가 심겨진 땅속 단면 모습을 담았습니다. 각각 땅속(지권), 대기 중(기권), 물 속(수권), 동식물의 생활 영역(생물권)을 돌며 탄소의 형태가 바뀌는 현상인 탄소 순환에 관한 이야기입니다. 지구 온난화가 가속화되면 땅속 토양이 품고 있는 탄소가 공기 중으로 나와 탄소배출량이 증가하고, 이는 기후변화를 더 빠르게 할 것이라는 연구 결과를 커버스토리로 소개했습니다.

 

지구온난화가 가속화되면, 생각보다 많은 양의 땅속탄소가 배출된다는 연구 결과가 발표됐다. 연구팀은 땅속탄소 배출량이 많아지면 기후변화 속도가 겉잡을 수 없이 빨라질 것이라 전망했다. - Jim Richardson/National Geographic Creative 제공
지구 온난화가 가속화되면, 생각보다 많은 양의 땅속탄소가 배출된다는 연구 결과가 발표됐다. 연구팀은 땅속탄소 배출량이 많아지면 기후변화 속도가 겉잡을 수 없이 빨라질 것이라 전망했다. - Jim Richardson/National Geographic Creative 제공

● 지구가 뜨거워지면, 땅 속 탄소 34~37% 증가

 

지구에서 ‘탄소’는 토양에 가장 많이 저장돼 있습니다. 토양에는 미생물의 세포, 다양한 분해 단계를 거치고 있는 동식물의 사체, 목탄, 석탄, 흑연과 같은 유기물이 있습니다.

 

과학자들의 연구에 따르면 지구 온난화로 대기가 따뜻해지면서 토양에 포함된 유기물의 활동은 더욱 활발해지고, 그래서 토양도 점점 더 많은 탄소를 배출한다고 합니다. 토마스 크로서 미국 예일대 기후에너지 연구소 박사는 지난해 12월 학술지 네이처에 발표한  논문에서 “지구 온난화로 인한 땅 속 탄소 배출량 증가는 이미 시작됐다”고 설명했습니다.  

 

이번주 사이언스 표지를 장식한 연구는 미국의 생태학자 케이틀린 힉스 프라이스(버클리국립연구소 연구원)가 이끌었습니다. 연구팀은 그동안 땅 속 탄소는 깊이 20㎝ 안팎의 지표면 근처에서만 배출된다는 통념을 뒤집는 새로운 연구 결과를 발표했습니다.

 

기존 연구에 따르면 주로 식물의 뿌리가 머무는 지표면 아래 20㎝ 지점에 땅 속 탄소가 절반 이상 저장돼 있다고 알려져왔지만, 토양의 온도가 높아지면 땅 속 탄소가 어떻게 변화하는지에 대해서는 아무런 정보가 없었습니다.

 

연구팀을 이끈 생태학자 힉스 프라이스와 그의 동료들이 산속 깊은 곳에서 토양의 온도 데이터를 내려받고 있다. - © 2010 The University of California, Lawrence Berkeley National Laboratory 제공
연구팀을 이끈 생태학자 힉스 프라이스와 그의 동료들이 산속 깊은 곳에서 토양의 온도 데이터를 내려받고 있다. - © 2010 The University of California, Lawrence Berkeley National Laboratory 제공

연구팀은 미국 캘리포니아주 네바다 지역의 숲이 우거진 산기슭(온대림 환경)에서 2년이 넘는 시간 동안 일정 구역의 땅을 100㎝ 깊이로 파고, 지표면 아래 5~20㎝ 지점을 가열하며 지구 온난화에 따라 땅 속 탄소의 배출량이 어떻게 달라지는지 직접 실험했습니다.

 

그 결과, 토양의 온도가 4℃ 상승하면 땅 속 탄소 배출량은 34~37% 증가하는 것으로 나타났습니다. 힉스 프라이스 연구원은 “만약 앞으로 지금과 같은 속도로 지구 온도가 높아진다면, 인간의 활동으로 배출되는 양의 30% 정도의 땅 속 탄소가  대기 중으로 나오게 될 것”이라고 설명했습니다. 그 시기는 2100년 경으로 예측했습니다.

 

● 땅 속 탄소 배출량 증가는 기후변화 가속화에 영향

 

한동안 지구를 뜨겁게 달구는 거대한 양의 이산화탄소를 땅속에 묻는 기술이 기대를 한몸에 받았지만, 이 역시 최근 ‘예측의 40%는 과대평가 된 것’이라는 새로운 연구 결과가 나와 실망을 안겨주고 있습니다.

 

그런데 심지어 이번 연구 결과에 따르면, 공기 중에 떠도는 탄소를 잡아두기는 커녕 지구 온난화 때문에 땅 속 깊은 곳에 머물던 땅 속 탄소도 대기로 튀어나와 기후변화 현상을 가속화시키리라는 전망입니다.

 

물론 연구팀이 실험한 토양과 비슷한 환경은 지구의 약 13.5% 정도에 불과하지만, 이 연구는 과학자들이 앞으로 미래 기후 변화를 예측할 때 ‘토양’과 ‘땅속 탄소 배출량’을 무시해서는 안된다는 점을 시사합니다.

 

힉스 프라이스는 “앞으로 토양의 온도에 따라 달라지는 식물의 생태 변화에도 주목할 필요가 있다”고 강조했습니다.

 

 

DOI: 10.1126/science.aal1319

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