인류의 미래와 대륙이동, 화산 그리고 이산화탄소
지구가 겪은 대빙하기는 ‘대륙 충돌’이 원인이라는 가설이 있다. 이 가설에 의하면 두 번의 충돌이 적도 인근 열대지방에서 일어났으며 이것이 수백만 년에 걸쳐 지구 대기를 냉각시켜 대빙하기를 초래했다. 세 번의 대빙하기에 앞서 열대지방에서 대륙 충돌이 일어났다. 지난 5억4000만년 동안 길이가 1만㎞ 가량 되는 봉합들이 열대지방에서 형성됐다는 것이 확인되었다. 각 기간은 세 번의 대빙하기와 일치했다. 4억5500만~4억4000만 년 전, 3억3500만~2억8000만 년 전, 3500만 년 전부터 현재까지의 신생대 등이다. 봉합대가 열대지방 이외의 지역에서 형성된 기간에는 빙하기나 빙하화가 일어나지 않았다. 1만1700년 전에 끝난 소빙하기는 지구 궤도의 변동 때문에 발생했다. 대륙 충돌로 대륙판 위로 해양판이 솟아올랐고 해양 암석이 대기 중에 노출됐다. 이 때 열대지방의 높은 온도와 습도는 암석과 대기 사이에 화학적 반응을 일으켰다. 특히 암석의 칼슘과 마그네슘은 이산화탄소와 반응을 해 탄소를 탄산염으로 고정시켰다. 이로 인해 대기가 냉각되어 두 번의 빙하기를 촉발시킬 수 있었다. 규산염이 풍부한 대륙 암석은 침식돼 바다로 흘러들어가 바닷물을 중성화 내지 알칼리화 했다. 대기의 이산화탄소는 알칼리 바닷물에 잘 용해된다. 이로 인하여 대기에서 이산화탄소가 줄어 지구의 온도를 낮추고 빙하기가 도래하도록 했다. 수백만 년에 걸쳐 대기와 반응을 할 수 있는 해양암석은 침식과 풍화작용으로 사라지고 이산화탄소를 훨씬 적게 차지하는 바위로 바뀌어 이로 말미암아 빙하기가 끝난다. 해양판과 대륙판의 충돌은 산맥을 만들어낸다. 해양판과 대륙판이 충돌할 때 생기는 단층대를 ‘봉합’(suture)이라고 한다. 히말라야산맥은 ‘봉합’을 포함하고 있다. 히말라야산맥을 만든 두 봉합이 같은 지질구조적인 이동에서 생겨났다. 8천만 년 전 곤드와나 대륙이 북쪽으로 움직일 때 대륙의 일부가 유라시아와 충돌했다. 이로 인해 긴 해양암석 경계선이 노출돼 첫 번째 봉합이 생성됐다. 5천만 년 전에 초 대륙 간의 또 다른 충돌로 두 번째 봉합이 생겨났다. 그래서 고산지대에서 조개화석이 발견되는 것 같다. 대빙하기는 열대지방의 봉합이 1만~3만㎞ 사이에 있을 때 뒤이어 일어났다. 1만㎞가 넘는 봉합대가 오늘날에도 인도네시아에서 활동 중이다. 이것이 현재 지구의 빙하 화에 영향을 미쳐 극지방의 빙상을 형성한다고 주장한다. 이 지역은 세계에서 가장 큰 오피올라이트(ophiolite) 지대가 있으며 현재도 가장 효율적으로 이산화탄소를 흡수해 고정하는 지대로 꼽힌다. 오피올라이트는 염기성 바위와 각암이 퇴적한 바위가 바다 깊은 곳에서 층을 이루어 생긴 것이다.
이를 보면 수천 만 년에서 수억 년에 걸친 기후의 안정성은 해저와 대륙 내부 사이의 균형이 있어야 가능하다. 대륙과 해저 사이의 지질학적 줄다리기가 지구 표면 풍화의 지배적 동인이다. 그러나 이러한 기존 개념을 반박하는 연구결과가 2021년 나왔다. 지난 4억 년 동안에 걸쳐 발생한 화산 폭발의 영향을 분석한 결과 화산이 대기 중 이산화탄소를 제거하고 온도를 안정화하는 역할을 했다는 주장이다. 화산 분출 때문에 대기 중에 분출된 이산화탄소는 암석이 자연적으로 이루어지는 화학적 풍화작용(chemical weathering)을 거치면서 제거된다. 바위가 물리 화학적 반응을 통해 흙이 되는 풍화작용에서는 물이 주요 원인이지만, 대기 중의 산소와 이산화탄소, 생물학적 유기체의 활동도 중요하다. 풍화의 산물인 칼슘과 마그네슘이 강을 통해 바다로 흘러들어 가 이산화탄소를 가두는 미네랄을 형성하기 때문이다. 이에 따라 긴 지질학적인 시간 동안 대기 중의 이산화탄소 수준을 조절하고, 그에 따라 기후도 조절된다. 대륙에서 줄지어 있는 안데스 산맥이나 미국 서부 산맥 같은 화산(화산호, volcanic arcs)들이 지난 4억 년 동안 풍화 강도에 영향을 미치는 가장 중요한 동인이었다. 이 화산들은 가장 빠르게 침식되는 지형으로 화산암은 화학적으로 잘 반응하기 때문에 빠르게 풍화돼 바다로 흘러 들어간다. 화산들은 대규모의 이산화탄소를 분출해 이산화탄소량을 증가시켰으나 다른 한편으로 급속한 풍화 반응을 통해 대기 중 이산화탄소를 제거하였다. 오랜 옛날에 지구를 구한 것처럼 보이는 대륙의 화산들은 오늘날의 이산화탄소 배출을 상쇄할 만큼의 규모로는 존재하지 않는다. 오늘날 대기 중의 이산화탄소 수준은 지난 300만 년 중 그 어느 때보다 높고, 인간이 배출하는 이산화탄소량은 화산에 의한 배출량보다 약 150배나 많다.
https://www.nature.com/articles/s41561-021-00806-0
오늘날 대기 중 온실가스를 줄이는 협약에 미국이 부정적인 태도를 보이고 있다. 세계 각국이 자국 경제에만 신경을 쏟고 온실가스를 방관하면 이산화탄소, 메탄, 이산화질소 같은 온실 가스는 오존층을 파괴하고 평균기온을 높일 것이다. 지구의 평균기온은 2.5도 상승하면 그린란드의 얼음이 완전히 사라지고 적도 인근은 사막화되어 농업과 임업이 불가능해지며 전 세계 생물의 약 20%가 사라진다. 20%면 대멸종 수준이다. 지구 평균기온이 3.3도 상승하면 북극과 시베리아에 얼음이 사라지고 얼음에 갇혀 있던 메탄가스와 이산화탄소가 대기 중으로 방출되면서 기온 상승을 가속화된다. 사람이 살 수 없는 지역의 사람들은 국제난민으로 전락되고 인간이 살 수 있는 땅을 두고 전 세계는 제3차 전쟁이 발생할 수도 있다. 온도가 5도 이상 올라가면 대부분의 인간은 죽을 것이다. 인류는 자신이 만든 문명의 독가스에 의해 멸종되는 것이다. 호모 속, 사피엔스 종이 ‘슬기로운’ 종이 될지 ‘멍청한’ 존재로 스스로 망할지 알 수는 없다.
