지구의 역사를 찾아내 체계적으로 연구하는 학문을 지사학(geologic history)이라고 한다.

대부분 암석을 통해 이루어지고 있는데 그 안에 기록된 무생물계와 생물계의 변천 과정을 정리해 과거 지구가 어떻게 변화해왔는지 분석하는 일을 하고 있다.

그동안 지사학자들의 연구 결과에 따르면 제4기(Quaternary period)라 불리는 260만 년 동안 50여 번에 걸쳐 빙하시대와 간빙기가 반복돼왔으며, 지금은 따뜻한 기후가 이어지는 간빙기에 머물고 있는 중이다.

기후변화가 빙하기‧간빙기 사이클 영향   

최근 과학자들의 가장 큰 관심은 새로운 빙하기의 도래 시기다.

과학자들은 궁금증을 풀기 위해 지구상에 주기적으로 빙하기가 도래하는 원인이 무엇인지 핵심적인 의문을 파헤치고 있는 중이다.

2일 ‘라이브 사이언스’에 따르면 그동안 밝혀진 내용들은 매우 복합적이다. 태양계 안에서 지구 위치가 변화하고, 대기권의 이산화탄소 수치가 높아지는 등 다양한 요인에 의해 거대한 빙하들이 생성돼왔다는 것.

그러나 최근 산업화에 의해 발생하는 기후변화는 빙하기와 간빙기의 사이클을 파괴하고 있으며, 이로 인해 지구 전체적으로 재난을 초래할 수 있다는 예측이 나오고 있다.

과학자들이 빙하 생성의 실마리를 찾아내기 시작한 때는 19세기 중반부터다. 당시 스위스계 미국인 고생물학자 루이 아가시(Louis Agassiz, 1807~1873)는 알프스가 융기하기 이전에 이미 기온이 매우 낮은 빙하기였음을 밝혀냈다.

이 시기 거대한 빙하가 육지로 밀려들어오면서 빙퇴석(moraines)과 같은 거대한 암석들을 함께 밀어냈으며 그 잔해  위에 빙하를 남겨놓았다고 주장했다.

이후에도 빙하에 대한 연구가 활발하게 진행됐다. 그리고 19세기 말 과학자들은 제4기의 전반기인 홍적세(Pleistocene Epoch) 260만 년 전부터 1만 1700년 전까지 4번의 빙하기가 있었다는 연구 결과를 발표했다.

그러나 얼마 안 있어 이런 주장이 사실이 아님이 밝혀졌다. 홍적세 동안 4번이 아니라 훨씬 더 많은 빙하기와 간빙기가 반복돼왔다는 것.

그리고 1940년대 들어 세르비아의 천체물리학자 밀루틴 밀란코비치(Milutin Milankovitch)가 ‘밀란코비치 주기(Milankovitch cycles)’라 불리는 놀라운 연구 결과를 발표했다.

그는 태양을 돌고 있는 지구 공전궤도가 변화하고 있다고 주장했다. 지구 궤도의 이심률, 자전축의 기울기 및 세차 운동의 변화가 일어난다는 것. 이는 지구에 도달하는 태양 복사량의 주기적인 변화를 가져와 지구 기후 패턴에 큰 영향을 미칠 수 있다고 주장했다.

이산화탄소 배출량이 빙하 생성 원인

밀란코비치는 지구 공전궤도의 변화에 따라 지구상에 ‘시원한 여름(cool summers)’이 이어지면서 빙하기가 도래했다고 설명했다.

그의 이론은 학계로부터 큰 호응을 얻었지만 천문학 이론인 만큼 지구상에서 수십 차례 일어난 빙하 생성 과정을 구체적으로 설명할 수 없었다. 이런 상황에서 과학자들은 다양한 환경적인 요인을 찾기 시작했다.

그리고 지금 대기 중의 온실가스 비율이 빙하 생성의 중요한 원인이 되고 있다는 주장이 제기돼 큰 주목을 받고 있는 중이다.

독일 포츠담 기후영향연구소(Potsdam Institute for Climate Impact Research) 연구진은 그동안 컴퓨터 시뮬레이션 등 첨단 기술을 동원한 다양한 분석을 통해 지구의 기후변화와 빙하와의 관련성을 연구해왔다.

그리고 과거 빙하 생성이 대기 중 이산화탄소 양과 밀접한 관련이 있다는 연구 결과를 발표했다. 대기 중의 이산화탄소가 급속히 줄어들거나 급속히 늘어나면 빙하기로 전환되는 속도가 빨라지거나 느려질 수 있다는 것.

특히 인류로 인한 이산화탄소 배출량이 급속히 늘어나면서 다가오는 빙하기 도래 시기가 약 10만 년 늦출 것이라고 예측했다.

연구에 참여한 바 있는 포츠담 기후영향연구소 한스 요아킴(Hans Joachim) 전 소장은 “이전 빙하기를 통해 지금의 지구 환경이 조성됐으며, 그 기반 하에 지금의 인류 문명이 발전해왔다.”고 말했다.

또한 그는 “지금의 비옥한 땅, 바다와 호수, 산악 지대의 다양한 풍경 등 자연의 조화를 갖게 된 것도 빙하기가 있었기 때문”이라고 설명했다.

그러나 그는 “지금 인류가 과도한 이산화탄소 배출로 지구 자연 질서에 변화를 주기 시작하면서 지구라는 행성에 영향을 미치기 시작했다.”고 말했다.

이에 한스 요아킴 전 소장은 “지금처럼 이산화탄소를 과다 배출할 경우 그동안의 빙하기‧간빙기 순환 질서를 파괴하고, 자연 질서의 위기를 조장할 수 있다.”고 경고했다.