지구에서 가장 혹독한 기후 환경을 가진 사하라 사막이 약 2만년 주기로 지금처럼 극단적으로 건조한 기후와 다양한 동식물이 서식할 수 있는 습윤(濕潤) 기후를 오갔다는 연구결과가 나왔다.

미국 매사추세츠공과대학(MIT) 지구·대기·행성과학과 데이비드 맥기 부교수가 이끄는 연구팀은 지구가 태양을 공전하는 과정에서 지축이 변해 여름철 일사량에 영향을 주는 바람에 이런 일이 되풀이됐다고 과학저널 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 밝혔다.

연구팀은 서아프리카 연안의 해저에 쌓인 약 24만년 치의 먼지 침전물을 분석해 이런 결론을 내렸다.

아프리카 북동부 지역에서 부는 바람은 매년 수억t의 먼지를 쓸어다 상당수를 서아프리카 연안에 풀어놓음으로써 해저 침전물로 쌓이게 되는데, 수십만년에 걸쳐 형성된 이런 침전층을 분석해 당시 기후를 추론할 수 있다. 먼지 침전층이 두꺼울수록 사막과 같은 건조 기후로, 그 층이 얇을수록 습윤 기후로 볼 수 있다는 것이다.

이 방식을 이용한 과거 연구에서는 빙하기 주기와 같은 약 10만년을 주기로 사하라 지역이 건조와 습윤 기후를 오간 것으로 분석돼 있다. 빙하기에는 먼지가 두껍게 쌓이고 간빙기에는 얇게 쌓이는 것으로 나타난 것이 근거가 됐다.

그러나 이는 사하라 지역의 기후가 몬순철의 영향을 받는다는 기후모델과는 부합하지 않는 것으로 지적돼 왔으며, 연구팀은 이런 모순을 풀기 위해 각 침전층의 토륨(Th) 동위원소 양을 측정해 먼지가 얼마나 빨리 쌓였는지를 확인했다.

토륨은 바닷물에 녹아있는 극소량의 방사성 우라늄에 의해 일정한 비율로 생성되고 곧바로 먼지 등 침전물과 결합하는 특성을 갖는데, 이를 활용해 토륨 양이 적으면 먼지가 많았던 것으로, 적을 땐 그 반대로 해석할 수 있다.

그 결과, 빙하기의 두꺼운 먼지층 중 일부는 실제 먼지가 쌓여 만들어진 것이 아니라 탄산염 때문에 형성된 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 이를 통해 사하라 지역의 기후가 10만년이 아닌 2만년 주기로 건조와 습윤 기후를 오갔으며, 이는 지축의 기울기가 바뀌면서 여름철에 받는 일사량이 늘거나 줄어 몬순 활동이 영향을 받는 것과 일치하는 것을 확인했다.

지축이 여름철 일사량을 늘리는 쪽으로 기울면 몬순 활동도 늘려 습윤 기후를 만들고, 반대로 지축이 일사량을 줄이는 쪽으로 기울어지면 몬순 활동도 감소해 지금처럼 건조해지는 것으로 설명됐다.

맥기 부교수는 "이번 연구결과는 북아프리카 기후가 2만년 주기로 사하라를 사막과 초지를 오가게 한다는 점을 보여준다"면서 "사하라 지역의 기후가 빙하기의 영향을 받는 것으로 생각됐지만 이번 연구를 통해 지축의 주기적 변화가 원인이라는 점이 드러나게 됐다"고 밝혔다.