과거의 기후를 알아내다

- 안정산소동위원소 분석

역사학에서는 주로 기록을 위주로 과거를 추론하기 때문에 아무래도 오래 전의 기후를 알아내기 쉽지 않습니다. 그래서 과거의 기후를 알아내기 위해 여러 과학적 방법이 활용됩니다. 다음은 과거의 기후를 알아내는 주요 방법들입니다.

1. 안정산소동위원소 비율 분석

   안정산소동위원소 분석은 과거의 기후를 밝히려 할 때 가장 많이 활용되는 방법입니다. 학자들은 빙하코어, 석회암 동굴의 석순, 산호, 나무의 나이테 등 비교적 오랫동안 지구 상에 존재했던 물질들의 안정산소동위원소의 상대적 비율 변화를 분석해 과거의 기후를 추론합니다.

    흔히 산소라고 하면 한 종류만 있을 것이라 생각합니다. 저도 과학 시간에 원소 기호 O만 배웠던 기억이 납니다. 하지만 산소도 16O, 17O, 18O 이렇게 세가지로 구분되며(중성자의 개수에 따른 차이입니다.), 16O가 전체 산소 중 99.76%를 차지하고 있습니다. 이 중 기후 복원에 필요한 동위원소는 16O, 18O 입니다.

    

    그럼 16O와 18O의 차이는 무엇인가? 바로 무게입니다. 당연히도 중성자 개수가 많은 18O가 16O보다 무겁습니다. 그렇기 때문에 기온이 낮으면 수증기의 발생도 적어질 뿐 아니라 무거운 18O이 비로 먼저 내리기 때문에, 극 지역에 수증기가 도착할 때는 18O의 비율이 낮아집니다. 그래서 빙하 속의 산소를 분석 했을 때 18O의 비율이 낮으면 당시 기온이 낮았다고 판단하는 겁니다.

    반대로 기온이 높으면 수증기량 자체도 늘어나고 빙하 지역에 도착하는 18O의 양도 늘어납니다. 따라서 18O의 비율이 높으면 당시 기온이 따뜻했음을 의미합니다. 다음은 그린란드에서 시추한 빙하 코어의 18O의 자료입니다. 기온이 낮은 최종 빙기 기간 동안 18O의 비율이 낮은 것을 확인할 수 있습니다.

2. 나이테 분석

    나이테의 불규칙한 폭도 나무가 있는 특정 지역의 최근 기후를 반영합니다. 나이테의 폭은 각 해의 기후를 반영합니다. 폭이 좁은 해는 건조하거나 추운 해에 해당하며, 폭이 넓은 해는 습윤하거나 기온이 따듯한 해에 해당합니다.

    나이테 분석의 경우 특정 지역의 기후를 알아볼 수 있는 정확한 방법 중의 하나이지만, 나무의 수명이 길지 않기 때문에 아주 먼 과거까지 기후를 알기 어렵다는 단점도 있습니다. 그래서 일부 학자들은 고가구에 사용된 나무에서도 견본을 추출한다고 합니다.

3. 꽃가루 분석

    꽃가루도 분석도 기후 복원에 활용하는 주요 방법 중 하나입니다. 오랜 기간 동안 안정적으로 퇴적이 이루어진 퇴적물을 확보하고, 같은 간격으로 샘플을 뽑아냅니다.

그리고 일정한 과정을 거쳐 각 퇴적물에 포함된 꽃가루를 추출하여 분석합니다. 이를 통해 그 지역에 넓게 분포하였던 나무의 종류 뿐 아니라 퇴적물마다의 꽃가루 변화를 통해 나무 종류의 변천 과정도 알 수 있습니다. 당연히도 나무는 기후의 영향을 받기 때문에 나무의 종류와 변천 과정을 통해 그 당시의 기후 변화 과정 또한 파악할 수 있습니다.

이렇게 과거의 기후들을 복원하는데에는 여러 과학적 방법들이 사용됩니다. 이러한 방법들을 통해 알게된 과거의 기후는 인류의 역사를 이해하는데 큰 도움을 줍니다. 다음 글에서는 기후 변화가 인류의 이동에 미친 영향을 주제로 글을 이어나가겠습니다.