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[기후 변화와 인구 대 멸종 위기] 우리는 여섯 번째 대 멸종을 향해 가고 있는가? MIT 지구 물리학자는 바다가 위기에 처해 있다고 경고한다. 다니엘 로스만(Daniel Rothman)교수는 대기 중 탄소가 우리 바다를 티핑 포인트 이상으로 밀어붙여 아직 완전히 이해하지 못한 지구 생태계에 연쇄적인 재앙을 일으킬 수 있다고 말했다.

https://www.timesofisrael.com/headed-for-a-sixth-mass-extinction-mit-geophysicist-warns-oceans-are-on-the-brink/

JM Kim | 기사입력 2021/12/10 [00:00]

[기후 변화와 인구 대 멸종 위기] 우리는 여섯 번째 대 멸종을 향해 가고 있는가? MIT 지구 물리학자는 바다가 위기에 처해 있다고 경고한다. 다니엘 로스만(Daniel Rothman)교수는 대기 중 탄소가 우리 바다를 티핑 포인트 이상으로 밀어붙여 아직 완전히 이해하지 못한 지구 생태계에 연쇄적인 재앙을 일으킬 수 있다고 말했다.

https://www.timesofisrael.com/headed-for-a-sixth-mass-extinction-mit-geophysicist-warns-oceans-are-on-the-brink/

JM Kim | 입력 : 2021/12/10 [00:00]

지구의 피부에는 이미 기후 위기의 상처가 있다. 화재는 숲을 황폐화시키고 허리케인은 해안선을 휩쓸고 홍수는 도시 블록을 물에 잠기게 하고 전체 종을 사라지게 한다. 그러나 지표층 아래, 행성의 암석에는 훨씬 더 심각한 과거 재앙의 증거가 있다.

 

매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 지구물리학 교수인 다니엘 로스만(Daniel Rothman)은 우리가 지구 생명계 전체에 대한 재앙, 즉 행성의 여섯 번째 대멸종 사건으로 다가오고 있을지도 모른다고 믿는다.

 

로스만 Rothman은 엄청난 양의 인간이 대기로 펌핑하고 있으며 바다가 곧 지구의 탄소 순환을 무질서하게 만들고 우리가 완전히 상상할 수 없는 일련의 혼란을 일으킬 문턱을 넘을 수 있다고 말했다.

 

우리가 아는 것은 과거에 그러한 혼란이 지구에 생명체가 풍부해진 이후 5 4천만 년 동안 일련의 대량 멸종과 일치했다는 것이다. 그리고 기후 위기는 일반적으로 몇 년, 수십 년 또는 다음 세기로 구성되지만 대량 멸종은 수천 년에 걸쳐 진행된다.

 

“인생의 역사에서 중요한 사건이 있을 때마다 환경의 큰 동요도 있었다. 이런 것들이 합쳐지는 경향이 있다고 말했다.

 

이러한 파괴는 탄소 순환 또는 환경에서의 탄소 교환과 관련이 있으며 "우리는 오래된 암석의 탄소 화학에 흔적이 남아 있음을 알고 있다."

 

"보통 사람은 그렇게 긴 시간 척도에 대해 실제로 생각하지 않는다. 물론 생각하지 않는다. 그러나 그것은 또한 세계에 대한 지질학의 선물이기도 하다."라고 Rothman이 말했다.

 

물 테스트

 

과거에는 기후에 중요했지만 대 멸종을 일으키지 않은 탄소 순환에 많은 혼란이 있었다. MIT 지구 대기 및 행성 과학부의 Rothman은 무엇이 차이를 만들었는지 조사했다. , "대량 멸종은 왜 특별한가?”

 

탄소는 생물학적 화합물의 중요한 요소이며 많은 미네랄의 주요 구성 요소이다. 우리가 연료를 태울 때 이산화탄소로 대기에 들어간다.

 

탄소 순환은 광합성과 호흡 사이의 고리를 중심으로 하는 복잡한 비선형 시스템이다. 주기의 일부로 원소는 대기와 해양 상층부 사이에서 교환된다. 너무 많은 탄소는 해양의 "댐핑 메커니즘"을 능가하고 순환을 압도하여 전체 시스템을 혼란시키는 긍정적 피드백의 폭포를 초래할 수 있다. 섭동이 균일해지는 데 수천 년이 걸릴 수 있다.

 

바다의 너무 많은 탄소는 바다를 더 산성으로 만들고 많은 종류의 생명체가 살기에 적합하지 않게 만든다. 과거 5건의 대량 멸종 사건 중 4건은 탄소 순환 변화의 증가 속도와 관련이 있는 것으로 보이며 "역치로 작용하는 특별한 변화 속도가 있는 것처럼 보인다."

 

Rothman은 약 10,000년 규모에서 중요한 것은 탄소가 대기에 추가되는 속도라고 결론지었다. 그러나 1~2세기라는 짧은 시간 규모에서 중요한 것은 하늘에 주입되는 탄소의 양이다.

 

유추: 물이 배수구로 흐르는 것보다 더 빨리 욕조 수도꼭지에서 흘러나오면 결국 방이 범람하게 된다. 이제 몇 초 동안 욕조에서 소방호스를 연다고 상상해 보라. 거의 물이 배수구로 흘러가지 않으며 홍수를 일으킬 수 있다. 따라서 중요한 것은 그 짧은 간격 동안 붓는 물의 양이다.

 

우리는 더 짧은 시간 규모로 과거의 지질학적 사건보다 훨씬 빠르게 대기에 탄소를 추가하고 있다.

 

Rothman은 해양 탄소에 대한 임계 값이 1세기에 약 300기가톤이며 2100년까지 최대 500기가톤을 추가할 계획이라고 계산했다. 그는 2017년과 2019년에 이 주제에 대한 동료 심사 논문을 발표했다.

 

 

화산 폭발로 인한 용암이 2021 9 23일 스페인 카나리아 제도의 라 팔마 섬에서 흐른다(AP/Emilio Morenatti)

 

2백만 년의 마그마

 

대부분의 대량 멸종은 소행성 충돌과 빛의 폭발로 일어나지 않지만 영겁의 시간에 걸쳐 발생한다.우리가 아는 한, 지구에서 가장 심각한 대량 멸종 사건인 페름기 말 멸종은 약 2 5,200만 년 전에 일어났다.

 

그것은 폭발과 함께 약 200만 년 동안 마그마를 분출하고 이산화탄소를 포함한 화학 물질을 대기로 펌핑한 광대한 지역인 시베리아 덫(Siberian Traps)의 대규모 화산 활동과 일치했다. 그 결과 오늘날의 러시아에는 약 3백만 평방 마일의 현무암이 융단되었다.

 

알려진 가장 큰 사건 중 하나인 화산 활동은 해수 온도를 급 상승시키고 산성화를 증가시켜 지구 생태계의 붕괴를 촉발한 것으로 믿어진다.

 

2018 MIT 보고서에 따르면, 페름기 말의 멸종 사건은 해양 생물종의 96% 이상과 육상 생물종의 70% 이상을 죽였다. 그것은 갑자기 시작되어 무려 60,000년에 걸쳐 발생했다고 연구자들은 말했다. 지질학적 시간으로는 눈 깜짝할 사이이다.

 

6600만년 전 공룡과 지구 동식물의 4분의 3을 멸종시킨 K-T 멸종 사건은 지구에서 가장 최근의 대량 멸종 사건이었다. 그것은 소행성 충돌과 관련이 있을 수 있지만 오늘날 인도의 Deccan Traps에서 수만 년 간의 대규모 화산 활동과도 일치했다.

 

 

2017년 괌에서 산호가 백화되었다. 2018년에 발표된 연구에 따르면 심각한 백화 발병이 수십 년 전보다 4배나 더 자주 산호초를 강타하고 있다. (AP를 통한 David Burdick/NOAA)

 

티핑 포인트

 

깊은 과거는 어둡고 기록은 불완전하며 절대적으로 확실하게 알려진 것은 거의 없다. 더욱이 멸종은 연속체에서 일어나며, 시스템이 안정적일 때에도 종은 죽어간다.

 

지구 생명체의 역사를 연구하는 과학자인 고생물학자들은 "살인 메커니즘"과 멸종의 다른 요인을 구분한다. 예를 들어, 대기 중 이산화탄소는 생물종을 직접적으로 죽이지는 않았지만 해양 산성화를 촉발하여 해양 생물종을 멸종시켰을 수 있다.

 

Rothman은 환경 스트레스의 시기에 우리는 탄소 순환 행동에 대한 기록을 가지고 있으며 탄소 순환 변화와 대량 멸종 사이에는 분명한 연관성이 있지만 다른 많은 요인이 역할을 할 가능성이 있다고 말했다.

 

그는 대량 멸종을 2008년 금융 위기에 비유한다.

 

“모기지를 비난할 수는 있지만 그것은 모든 것의 집합이다. 약간의 선동이 있으면 모든 것이 미쳐가고 기본적으로 불안정해지며 이 불황이 발생하므로 재앙적인 변화이다.”고 그는 말했다. "손가락으로 한 가지를 가리키면 어떤 종류의 근접 원인을 식별할 수 있었지만 실제 원인이 무엇인지, 사물이 서로 상호 작용하는 방식을 식별하는 것은 다른 게임이다."

 

그는시스템에 티핑 포인트 또는 긍정적인 피드백이라고 부르는 것이 있는데 우리는 그것을 잘 이해하지 못한다고 말했다. "이것은 이 분야의 과학 연구의 최전선에 있다."

 

 

2021 6 4일 워싱턴 국립 자연사 박물관의 알래스카 노스 슬로프에서 발견된 후기 백악기 은행나무 잎 화석. 스미스소니언은 고대 기후 변화를 연구하기 위해 은행나무 화석을 사용하고 있다. (AP/캐롤린 캐스터)

 

예를 들어, 많은 해양 동물은 탄소를 사용하여 껍질과 골격을 형성하고 유기 탄소로 만든 조류로 코팅된다. 그들이 죽을 때, 조개는 유기체의 무게를 줄이고 시체를 퇴적물에 의해 묻힌 해저로 가져와서 요소를 격리하고 상층 바다에서 제거한다. 해양 산성화는 유기체가 껍질을 형성하는 것을 방해하여 상층 해양의 탄소 양을 더욱 증가시킨다.

 

이러한 종류의 긍정적인 피드백은 "부분적으로는 우리가 그것들을 이해하지 못하고 이해해야 하기 때문에 중요하고 부분적으로는 그와 관련된 비용의 규모가 너무 커서 무지가 좋은 것이 아님을 지적하기 때문이다."

 

이 연구는 세계적인 노력의 일부이다. Rothman은 화석을 연구하거나 발굴을 수행하지 않지만 다른 연구를 기반으로 계산한다. 가장 명확한 화석 기록은 중국에 있다. 그곳의 연구원들은 화석 기록에서 멸종의 연대를 측정할 수 있고, 그 연대를 다른 지역의 암석의 탄소 화학 및 거대한 화산 활동의 증거와 일치시킬 수 있다.

 

대량 멸종은 해양 기록과 육상 기록을 모두 남기지만 그와 다른 연구자들은 데이터가 더 명확하기 때문에 해양 기록에 집중한다. 퇴적암의 해양 지구화학적 기록과 화석 기록은 해석하기가 더 쉽다. 육지에서 발견된 화석은 특정 환경을 나타낼 수 있지만 바다는 잘 혼합되어 있으며 발견은 지구 환경을 나타낼 가능성이 더 크다.

 

 

2018 9 13, 작업자들이 중국 옌지에서 공룡 발굴 현장을 발굴하고 있다. (AP/Sam McNeil)

 

우리가 이미 우리에 의한 대량 멸종 사건인 홀로세(Holocene) 멸종에 진입했는지 여부에 대한 논쟁이 있다. 멸종률은 이미 자연 멸종률 보다 훨씬 높다.

 

Rothman은 화석과 현재의 고인물을 세는 것과 관련된 현재 연구가 사실이며 그의 연구와 관련이 있지만 그의 영역 밖에 있다고 말했다. 예를 들어 현재 멸종의 대부분은 토지 사용으로 인한 것이며 우리가 루비콘을 넘어 대량 멸종 등급 이벤트로 넘어갔다고 그가 단정적으로 말하기는 어렵다.

 

그는 부분적으로 그 질문에 답하기 위해 5~6년 전에 이 지역에 대한 연구를 시작했다.

 

“대량 멸종은 전 지구 생태계 붕괴를 일으키는 일종의 긍정적 피드백의 연쇄를 나타낸다. 오늘 우리가 보고 있는 것은 매우 심각하다. 그러나 지구 생태계에 지구적 재앙을 초래할 티핑 포인트로 우리를 이동시키는 데 얼마나 필요한지 모르겠다고 말했다. "우리가 없었다고 말할 수는 없고, 언제 우리가 하게 될지 어떻게 말해야 할지 모르겠다."

 

 

2018 11 28일 폴란드 중부 Belchatow에 있는 유럽 최대 갈탄 발전소에서 연기 기둥이 치솟고 있다. (AP/Czarek Sokolowski)

 

과학적 노력

 

일부 종은 인간의 탐욕과 잔인함 때문에 멸종되었고, 다른 종은 부주의로 멸종되었으며, 일부 종은 최선의 노력에도 불구하고 죽고, 대다수는 존재를 알기도 전에 사라진다. 우리는 여전히 멸종의 결과 또는 우리가 환경에 가하는 파괴를 이해하지 못한다.

 

기후 변화와 멸종, 그리고 그 원인을 이해하려는 노력은우리 세계가 어떻게 생겨났는지, 현재에 이르기까지 어떤 일이 일어났는지 이해하기 위한 계속되는 과학적 노력의 일부이다. 전 세계의 많은 사람들이 환경의 역사와 생명의 역사, 그리고 그것이 의미하는 바를 파악하기 위해 노력하고 있다.”라고 Rothman이 말했다. 이러한 노력은 우리가 현대 기후 변화의 위험을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

 

COP26 기후 회의와 같은 행사는 올바른 방향으로 나아가는 단계이지만 정치적 합의에 도달하고 사람들이 협력하도록 하는 것은 여전히 우리의 범위를 벗어나 있다.

 

Rothman "솔직히 내가 작업하는 것보다 더 어려운 문제라고 생각한다. 왜냐하면 나는 단지 진실이 무엇인지 알아내려고 노력하기 때문이다."라고 Rothman은 말했다. “더 많이 보고 싶지만 좋은 사람들이 최선을 다하고 있다.”

 

Rothman은 우리가 한 종으로서 직면한 가장 복잡한 과학적 도전을 더 잘 예측하고 이해하기 위해 "호기심 주도" 첨단 기후 연구 센터인 MIT Lorenz Center를 공동 설립했다.

 

“우리는 환경을 오염시키는 방식을 제한해야 하고 대기 중에 배출하는 CO₂의 양을 줄이는 방법을 찾아야 한다. 물론 우리는 이미 그것을 알고 있었지만 이것은 그것을 해야 할 또 다른 종류의 이유를 제공한다고 그는 말했다. "본질적으로 우리의 이해 능력을 넘어서는 일이 일어날 수 있다."

 

 
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