메탄은 강력한 온실 가스로 지구 온난화의 주범이다. 지난 3세기 동안 대기 중 메탄 방출은 약 150%증가했지만, 연구원들이 정확히 어디서 발생했는지 알아내기는 어려웠다. 메탄과 같은 열을 유발하는 가스는 인간의 활동뿐만 아니라 자연적으로 방출될 수 있다.
로체스터 대학의 연구원 벤자민 흐비엘과 그들의 협력자인 바실리 페트렌코 교수는 고대 공기 샘플의 메탄 수치를 측정했으며 과학자들은 인간이 대기 중으로 방출하는 메탄의 양을 크게 과소 평가해 왔다.
발표된 논문에서, 연구원들은 화석 연료 사용을 줄이는 것이 기후 변화를 억제하는 주요 목표라고 지적한다.
“화석 연료 산업에 더 엄격한 메탄 배출 규제를 두는 것은 앞으로 지구 온난화를 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많이 줄일 수 있는 가능성을 가질 것입니다,”라고 흐비엘 씨는 말한다.
메탄은 이산화탄소 다음으로 인간의 활동에서 비롯된 두 번째로 큰 인공적 발현 물질이다.
하지만, 다른 열을 전달하는 가스들뿐만 아니라 이산화 탄소와 비교해 볼 때 메탄은 비교적 짧은 유효 수명을 가지고 있다. 메탄은 대기 중에서 9년밖에 지속되지 않는 반면, 예를 들어 이산화 탄소는 약 한세기 동안 대기에서 지속될 수 있다.
이것은 메탄을 짧은 기간 내에 배출 수준을 억제하기에 특히 적합한 목표물로 만든다.
“오늘날 우리가 모든 이산화 탄소를 배출하는 것을 멈춘다면, 대기 중의 높은 이산화 탄소 수치는 여전히 오랫동안 지속될 것입니다,”라고 흐미엘은 말한다. “메탄은 우리가 현재의 메탄 배출을 변화시킨다면, 더 빨리 반사될 것이기 때문에 연구하는 데 중요합니다.”
대기 중으로 방출되는 메탄은 희귀한 방사성 동위 원소인 탄소-14를 근거로 두가지 범주로 분류될 수 있다.
수백만년 동안 고대 탄화 수소 침전물에 격리되어 있던 화석 메탄이 있다.
동위 원소가 부패했기 때문에 더 이상 탄소-14가 함유되어 있지 않는다.
그리고 지구 표면의 식물과 야생 생물과 접촉하고 있는 생물학적 메탄이 있다.
탄소-14를 함유하고 있습니다. 생물학적 메탄은 습지와 같은 공급원이나 매립지, 논, 가축과 같은 인공적인 공급원을 통해 자연적으로 방출될 수 있다.
흐빌의 연구의 초점이 되는 화석 메탄은 자연적인 지질학적 세굴을 통해 또는 석유, 가스, 석탄을 포함한 화석 연료를 추출하고 사용한 결과로 방출될 수 있다.
과학자들은 매년 대기 중으로 방출되는 메탄의 총량을 정확하게 수량화할 수 있지만, 이 총계를 개별 성분으로 나누기는 어렵다. 어느 부분이 화석 자원에서 유래되었고 어떤 부분이 생물학적인가? 얼마나 많은 메탄이 자연적으로 방출되고 얼마나 많은 메탄이 인간의 활동에 의해 방출되는가?
“과학계는우리는 인간으로서 대기로 방출되는 메탄의 양을 정확히 파악하기 위해 노력해 왔습니다.”고 이 연구의 공동 집필자인 페트렌코가 말했다.
“우리는 화석 연료 구성 요소가 우리의 가장 큰 구성 요소 중 하나라는 것을 알고 있지만, 오늘날 대기 중에서 화석 배출의 자연적이고 인공적인 구성 요소가 동위 원소적으로 동일해 보이기 때문에 이를 단정하기가 어렵습니다.”
환경과 인공적 구성 요소를 더 정확하게 분리하기 위해, 흐미엘과 그의 동료들은 그린 랜드에서 얼음 코어를 시추하고 수집함으로써 과거로 돌아갔다.
얼음 코어 표본은 타임 캡슐처럼 작용한다:그들은 작은 양의 고대 공기와 함께 안에 갇힌 공기 방울을 포함한다.
연구원들은 거품에서 고대 공기를 추출하기 위해 용해실을 사용하고 그 화학 성분을 연구한다.
흐리엘 박사의 연구는 페트렌코가 실시한 이전의 연구로 확대되었지만 산업 혁명이 시작되기 전인 18세기 초부터 현재까지 공기의 구성을 측정하는 데 초점을 맞추고 있다.
인간은 19세기 중반까지 상당한 양의 화석 연료를 사용하지 않았다.
이 시기 이전의 배출 수준을 측정함으로써 연구자들은 오늘날 대기 중에 존재하는 화석 연료의 배출이 없는 자연 배출량을 확인할 수 있다.
천연 화석 메탄 방출이 몇세기에 걸쳐 다양할 수 있다는 증거는 없다.
200여년 전의 대기 중 탄소-14동위 원소를 측정함으로써, 연구원들은 대기 중으로 방출되는 메탄의 거의 대부분이 1870년까지 생물학적인 것이라는 것을 발견했다.
그 때부터 화석의 구성 요소가 빠르게 증가하기 시작했다. 그 시기는 화석 연료의 사용이 급격히 증가하는 시기와 일치한다.
자연적으로 배출되는 화석 메탄의 양은 이전에 보고된 연구보다 약 10배나 낮다.
오늘날 대기 중에서 측정된 총 화석 배출을 고려할 때, 흐미엘과 그의 동료들은 인간이 만든 화석 성분이 예상했던 것보다 더 높다는 것을 추론해 보았다(25-40%더 높았다).
이 데이터는 기후 연구에 중요한 영향을 미친다. 인공 메탄 배출이 전체적으로 더 큰 비중을 차지한다면 화석 연료 추출과 같은 인간 활동에서 배출되는 배출을 줄이고 사용은 과학자들이 이전에 생각했던 것보다 미래 지구 온난화를 억제하는 데 더 큰 영향을 미칠 것이다.
이 연구는 미국 국립 과학 재단과 데이비드, 루실 패커드 재단의 지원을 받았고 전 세계 메탄 예산을 더 잘 이해하기 위한 로체스터의 계획의 최근 사례이다.
로체스터의 지구 및 환경 과학 부서의 과학자들은 남극, 그린 랜드, 오대호, 그리고 지구의 해양에서 현장 연구를 실시했으며, 잠재적인 온실 가스 메탄과 그것이 지구 온난화와 기후 변화에 영향을 미치는 방법에 대한 이해를 증진시키기 위해 기계 학습과 기후 모델을 사용했다.
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사진출처 : 픽사베이, https://pixabay.com
평생교육사 정현경, peduncle2@nate.com
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