시베리아 영구동토에 거대함몰 구멍 ... 속속 땅파열의 수수께끼가 조금씩 다가온다

시베리아 영구동토에 거대함몰 구멍 ... 속속 땅파열의 수수께끼가 조금씩 다가온다

10년 전 시베리아 영구동토에 갑자기 나타난 거대한 함몰 구멍. 주위를 둘러싼 엄청난 양의 토사와 얼음은 함몰 구멍 형성의 거센 위력을 말해주고 있었다.
2014년 이래 시베리아 북서부의 야말반도와 기단반도에서 땅이 차례로 꺼져 이런 함몰 구멍이 20곳 이상 생겼다. 최근에는 금년 8월에 발견되었다.

야말 반도에서 발견된 함몰 구멍을 상공에서 포착한 모습. 시베리아에서는 함몰 구멍이 20곳 이상 발견되었다

함몰 구멍이 생긴 경위를 둘러싸고는, 운석의 충돌설로부터 우주인설까지 다양한 설이 난무했다. 지난달 학술지에 발표된 연구에서는 기후변화와 이 지역의 특이한 지형이 관계된 것으로 추정하고 있다.

지금까지의 연구에서는, 툰드라 밑에 갇힌 가스(지구 온난화의 원인이 되는 메탄가스를 포함한다)가 지하에 축적되어 지면을 밀어 올리고, 그 압력이 지면의 강도를 넘으면 폭발해 가스가 분출하는 것으로 알려졌다.

그러나 압력이 높아지는 구조나, 가스가 어디에서 발생하는지에 대해서는 논의가 계속되고 있었다.
영국 케임브리지대 등 연구팀은 이번에 시베리아의 특이한 지형에 주목했다.

지면의 아래에는 두꺼운 영구동토의 층이 있고, 토양이나 암석, 퇴적물이 얼음에 의해서 굳어져 있다. 그 아래에는 메탄가스가 고형화된 메탄 수화물 층이 있다.
이 두 층에 낀 두께 90㎝ 정도의 공간에 염분을 머금은 얼지 않는 물 '크라이오페그'가 있다.

연구팀에 따르면 기후변화에 따른 기온상승으로 최상부 토양의 표면층이 녹으면서 물이 영구동토를 타고 크라이오페그로 흘러들어 염분을 포함한 이 층으로 침투한다.

그러나 이 공간에 여분의 물이 들어갈 여지는 없다. 그래서 크라이오페그가 팽창해 압력이 증가하고 땅에 균열이 생긴다. 균열로 심부 압력이 급감해 메탄 수화물이 손상되고 가스가 폭발적으로 방출된다.

폭발이 일어나기까지 이러한 영구동토의 융해(녹는다)와 메탄의 작용이 수십 년간 지속되기도 한다.
이는 이 지역 특유의 과정이라고 논문을 발표한 케임브리지대 애나 모르가도는 풀이했다.

단지, 이 설로 수수께끼가 풀렸다고는 생각되지 않는다고 하는 연구자도 있다.
러시아 스콜코보과학기술연구소의 예브게니 추빌린은 오랫동안 함몰 구멍을 조사해 온 입장에서 이 지역 특유의 현상이라는 견해에는 부정적이었다.

추빌린에 따르면 시베리아 북서부의 영구동토는 얼음과 메탄이 모두 비정상적으로 많아 토양 표면층의 물이 얼음이 밀집한 이 두꺼운 층을 빠져나와 땅속 깊은 곳에 있는 크라이오페그에 도달하기 어려울 것으로 보인다고 한다.

이번에 발표된 설은 "아직 너무 일반적"이라고 추빌린는 말하고 이 지역의 복잡성이 고려되지 않았다고 말했다.
그는 영구동토 상층 내부의 공동에 메탄가스가 쌓이면서 압력이 높아져 폭발한다는 설에 주목하고 있다.

그러나 이 프로세스가 진행되는 수수께끼를 해명하기 위해서는, 새로운 연구가 필요하다고 츄빌린은 말한다.
하와이대의 로렌 슐마이어도 이번 연구가 논리적으로는 이치에 맞지만 아직 함몰 구멍의 잠재적 가스 발생원은 많다고 지적했다.

그럼에도 함몰 구멍의 형성에 기후변화가 관련되어 있으며, 향후에도 그러한 폭발로 생긴 함몰 구멍이 늘어날 가능성이 있다는 견해에서는 대부분의 연구자가 일치하고 있다.

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