거의 5억 년 동안 지구의 지구 온도는 이산화탄소에 의해 급격히 변화했습니다.

저널 Science 에 게재된 이 연구는 지구 평균 표면 온도 곡선을 제시하는데, 이는 지구 온도가 지질학적 시간인 현생대(Phanerozoic Eon)의 대부분 기간 동안 이전에 생각했던 것보다 더 많이 변했음을 보여줍니다. 이 곡선은 또한 지구 온도가 대기 중 이산화탄소의 양과 강력하게 상관 관계가 있음을 확인합니다.

5억 4천만 년 전의 현생대기의 시작은 캄브리아기 대폭발로 표시되어 있는데, 이는 복잡하고 딱딱한 껍질을 가진 유기체가 화석 기록에 처음 등장한 시점입니다. 연구자들은 5억 4천만 년 전까지 거슬러 올라가는 시뮬레이션을 만들 수 있지만, 이 연구에서 온도 곡선은 그 이전의 온도에 대한 지질학적 데이터가 제한적이기 때문에 지난 4억 8천 5백만 년에 초점을 맞춥니다.

"그렇게 오래되고 온도 지표가 보존된 바위를 찾는 것은 어렵습니다. 4억 8,500만 년 전이라 하더라도 그렇게 많은 것이 없습니다. 우리는 얼마나 멀리까지 거슬러 올라갈 수 있는지에 제한이 있었습니다." 애리조나 대학교의 고기후학자이자 연구 공동 저자인 제시카 티어니의 말입니다.

연구자들은 데이터 동화라는 접근 방식을 사용하여 온도 곡선을 만들었습니다. 이를 통해 지질 기록과 기후 모델의 데이터를 결합하여 고대 기후에 대한 보다 응집력 있는 이해를 얻을 수 있었습니다.

"이 방법은 원래 날씨 예보를 위해 개발되었습니다." 논문의 주저자이자 스미소니언 국립 자연사 박물관과 애리조나 대학교의 전 박사후 연구원인 에밀리 저드가 말했습니다. "미래 날씨를 예보하는 데 사용하는 대신, 여기서는 고대 기후를 예측하는 데 사용합니다."

과학자들이 지구 온도가 시간이 지남에 따라 어떻게 변동했는지에 대한 이해를 넓히는 것은 현대의 기후 변화를 이해하는 데 중요한 맥락을 제공합니다.

"지난 200만 년을 연구한다면 2100년이나 2500년에 우리가 기대하는 것과 비슷한 것은 아무것도 찾을 수 없을 것입니다." 논문의 공동 저자이자 스미소니언 국립 자연사 박물관의 고식물학 큐레이터인 스콧 윙의 말이다. "지구가 정말 따뜻했던 시기로 더 거슬러 올라가야 합니다. 그게 미래에 기후가 어떻게 변할지 더 잘 이해할 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다."

새로운 곡선은 지난 4억 8,500만 년 동안 온도가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 크게 변했다는 것을 보여줍니다. 영겁 동안 지구 온도는 화씨 52도에서 97도 사이였습니다. 극심한 더위 기간은 대기 중 온실 가스인 이산화탄소의 수치가 높아진 것과 가장 관련이 있었습니다.

"이 연구는 이산화탄소가 지질학적 시간 전반에 걸쳐 지구 온도에 대한 지배적인 통제력이라는 것을 분명히 보여줍니다."라고 티어니는 말했습니다. "이산화탄소가 낮으면 온도가 차갑고, 이산화탄소가 높으면 온도가 따뜻합니다."

연구 결과에 따르면 현재 지구의 지구 온도인 화씨 59도는 현생대 대부분의 기간 동안 지구가 경험했던 것보다 더 차갑습니다. 하지만 연구자들은 인간이 초래한 기후 변화로 인한 온실 가스 배출이 현생대의 가장 빠른 온난화 현상보다 훨씬 빠른 속도로 지구를 따뜻하게 하고 있다고 말합니다. 온난화 속도는 전 세계의 종과 생태계를 위험에 빠뜨리고 해수면이 빠르게 상승하게 합니다. 현생대 동안의 다른 급격한 기후 변화 사례는 대량 멸종을 촉발했습니다.

연구자들은 기후가 급격히 따뜻해지는 것은 대부분 지구 평균 기온이 화씨 10도 범위에 머물러 있는 인간에게 위험할 수 있다고 말했습니다. 반면 지난 4억 8,500만 년 동안은 화씨 45도 범위에 머물렀습니다.

"우리 종 전체가 '얼음 집' 기후로 진화했는데, 이는 지질학적 역사의 대부분을 반영하지 않습니다." 티어니가 말했다. "우리는 인간에게 전혀 맥락이 없는 곳으로 기후를 바꾸고 있습니다. 지구는 더 따뜻했고 더 따뜻해질 수 있지만, 인간과 동물은 그렇게 빨리 적응할 수 없습니다."

티어니와 스미소니언 연구진의 협업은 2018년에 시작되었습니다. 이 팀은 박물관 방문객에게 약 5억 4천만 년 전에 시작되어 현재까지 이어지는 현생대에 걸친 지구의 지구 온도를 나타낸 곡선을 제공하고자 했습니다.

연구팀은 화석화된 껍질과 다른 유형의 고대 유기 물질에 보존된 다섯 가지 다른 온도 화학 지표에서 계산된 150,000개 이상의 고대 온도 추정치를 수집했습니다. 브리스톨 대학의 동료들은 대륙 위치와 대기 구성을 기반으로 먼 과거의 다른 시기에 지구 기후가 어땠을지에 대한 850개 이상의 모델 시뮬레이션을 만들었습니다. 그런 다음 연구자들은 이 두 가지 증거를 결합하여 지난 4억 8,500만 년 동안 지구 온도가 어떻게 변했는지에 대한 가장 정확한 곡선을 만들었습니다.

이 연구에서 또 다른 발견은 기후 민감도와 관련이 있는데, 이는 이산화탄소가 두 배로 증가할 때 기후가 얼마나 더워지는지를 나타내는 지표입니다.

"우리는 이산화탄소와 온도가 정말 밀접하게 연관되어 있을 뿐만 아니라 4억 8,500만 년 동안 같은 방식으로 연관되어 있다는 것을 발견했습니다. 우리는 기후가 더울 때나 추울 때 더 민감해지는 것을 보지 못했습니다."라고 티어니는 말했습니다.

저드, 티어니, 휴버, 윙 외에도 브리스톨 대학의 다니엘 런트와 폴 발데스, 캘리포니아 대학의 이사벨 몬타네즈가 이 연구의 공동 저자로 참여했습니다.

이 연구는 스미소니언을 통한 롤랜드와 데브라 자우어만, 티어니를 통한 하이징-시몬스 재단과 애리조나 대학의 토마스 R. 브라운 통합 과학 명예의장, 그리고 영국의 자연환경연구위원회의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240919174739.htm