그린란드 동굴이 보존한 고대 기후, 북극엔 영구동토가 없었다

https://youtu.be/CGUHJ36ntFs

 
by Melanie Bartos, University of Innsbruck

그린란드 북부 외딴 동굴에서 인스브루크Innsbruck  대학교 지질학자 지나 모즐리Gina Moseley, 가브리엘라 콜타이Gabriella Koltai, 조나단 베이커Jonathan Baker가 이끄는 연구팀이 북극이 현재보다 훨씬 따뜻했다는 증거를 발견했다. 

동굴 퇴적물은 수백만 년 전 이 지역에 영구 동토층이 없었으며 기온 상승에 민감하게 반응했음을 보여준다.

네이처 지오사이언스Nature Geoscience에 발표된 이 연구 결과는 과거 기후 조건에 대한 새로운 통찰력과 오늘날의 기후 보호 노력과의 관련성을 제공한다.

초기 온난기 지구 기후를 이해하는 일은 미래 기후 변화를 예측하는 데 중요하다. 특히 중요한 시기 중 하나는 약 1,100만 년 전에 시작된 후기 마이오세Late Miocene다. [지구상에 호모가 출현하기 전이다.] 

이 기간 동안 지구의 육지와 해양 분포는 오늘날과 유사했으며, 기온과 대기 CO₂ 농도는 향후 수십 년 동안의 예측치와 비슷했다.

인스브루크 과학자 팀이 그린란드 북부 코브 동굴Cove Cave에서 북극이 현재보다 훨씬 따뜻한 시기 퇴적물을 연구하고 있다. 사진: 로비 샤인

 
북극은 기후 변화에 매우 민감한 것으로 알려졌지만, 후기 마이오세 환경 조건은 아직 제대로 이해되지 않았다.

이러한 지식 격차를 메우기 위해 모즐리와 그녀의 팀은 지구에서 가장 외딴 지역 중 하나인 그린란드 최북단 해안으로 향했다.

코브 동굴Cove Cave로 알려진 이 동굴은 소형 항공기와 무인 지대를 통과하는 하이킹을 통해서만 접근할 수 있다.

탐험 중 연구원들은 땅이 녹고 물이 흐를 때만 형성될 수 있는 방해석 퇴적물calcite deposits을 발견했다.

"이 퇴적물은 작은 타임캡슐과 같다"고 지질학과 제4기 연구 그룹 모즐리는 말한다.

"이 퇴적물은 그린란드 북부가 한때 영구 동토층permafrost 이 없었고 오늘날보다 훨씬 습했음을 보여줍니다."


과거 온난기에 대한 통찰

분석 결과, 약 950만 년에서 530만 년 전 사이인 후기 마이오세Miocene에 여러 차례 온난 습윤기warm and humid phases가 있었음이 밝혀졌다.

이 기간 동안 그린란드 북부의 연평균 기온은 현재보다 약 14°C 높았고, 대기 중 이산화탄소 농도는 310ppm(백만분의 일) 이상이었다.

동굴 기록은 또한 온난기 사이에 기후가 냉각되고 작은 빙하가 형성되었음을 보여준다.

모즐리는 "이를 통해 기후가 변화하는 경계 조건에 강력하고 빠르게 반응했음을 알 수 있다"고 설명한다.

지금까지 북극해 기후 역사에 대한 이처럼 상세한 통찰은 해양 퇴적물을 통해서만 얻을 수 있었다.

모즐리는 "일반적으로 이 시기 기후 기록은 바다에서 나온다"고 말하며, "이 연구는 이 지역 최초의 고해상도 지상 기록을 제공하며, 해양 데이터와 놀라울 정도로 잘 일치한다"고 덧붙였다.

이 결과는 비교적 적당한 이산화탄소 농도에서도 북극해의 기후가 이미 빠르게 변할 수 있음을 보여준다.

모즐리에게 이는 현재 상황에 중요한 단서다.

그녀는 "북극은 결코 안정적인 체계가 아니었다"고 말하며, "이것은 이 지역이 얼마나 역동적이며 환경 조건이 얼마나 빠르게 변할 수 있는지를 보여줍니다."라고 덧붙였다.

 

연구원들은 며칠 동안 사람이 살지 않는 북극 지역을 여행한 후 동굴 입구에 도착했다. 사진: 로비 샤인

미래와의 연관성

이 연구는 대기 중 이산화탄소의 작은 변화조차도 북극에 큰 영향을 미칠 수 있음을 강조한다.

모즐리는 "이번 연구 결과는 북극 기후가 얼마나 민감한지, 그리고 아주 작은 변화 하나하나가 얼마나 중요한지를 보여준다"고 말한다.

오늘날 이산화탄소 농도는 마이오세 후기 영구동토층이 존재하지 않은 시기의 최소 농도보다 훨씬 높아, 광범위한 해빙 위험이 증가하고 있음을 시사한다.

이러한 영구 동토층은 막대한 탄소를 저장하고 있으며, 이는 땅이 해빙될 때 이산화탄소와 메탄으로 방출될 수 있다.

모즐리는 "온난화를 제한하기 위해 우리가 취하는 모든 작은 조치는 이러한 피드백을 피하고 기후 변화의 영향을 줄이는 데 도움이 된다"고 말한다.

More information: Late Miocene Arctic warmth and terrestrial climate recorded by North Greenland speleothems, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01822-0. 

Journal information: Nature Geoscience 
Provided by University of Innsbruck