얼음 코어는 19세기 기후 재해의 원인으로 태평양 화산을 지목
1831년 쿠릴 열도의 자바리츠키 화산 폭발로 인해 농작물 수확이 실패하고 기근이 발생했습니다.
1831년 여름 임박한 대격변의 첫 징조는 태양이 섬뜩하게 어두워지는 것이었는데, 며칠 동안 북반구 전역에서 청록색으로 보였습니다. 그 뒤 몇 주 동안 악천후와 긴 한파가 인도와 일본에서 농작물 실패와 기근을 촉발했습니다. 선동자는 오랫동안 대규모 분화로 인한 기후 변화 플룸으로 추정되었지만, 화산의 정체는 화산학에서 풀리지 않은 큰 미스터리 중 하나였습니다.
케임브리지 대학의 화산학자 클라이브 오펜하이머는 "마치 누가 저지른 범죄인가를 밝히는 것과 같습니다."라고 말했습니다.
마침내 오늘 미국 국립과학원 회보 에 실린 보고서에서 범인이 밝혀졌습니다 . 세인트앤드류스 대학의 화산학자 윌리엄 허치슨이 이끄는 팀은 1831년으로 거슬러 올라가는 얼음 코어 층에 퇴적된 유황 동위원소와 유리질 재 파편을 설명하는데, 이는 일본 홋카이도 섬 북쪽의 외딴 쿠릴 열도에 있는 모호한 화산으로 거슬러 올라갑니다.
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기후 변화를 일으킨 범인으로 자바리츠키 화산을 밝힌 것은 "아주 훌륭한 과학 수사 작업"이라고 오펜하이머는 말했습니다. 그는 이 연구와 관련이 없었습니다.
자바리츠키 분출은 오늘날에 대한 경고의 이야기도 제공합니다. 허치슨은 "우리는 기후를 변화시키는 가장 큰 분출은 피나투보와 탐부라와 같은 저위도에서 일어나는 경향이 있다는 생각을 가지고 있었습니다."라고 말합니다. "하지만 이것은 고위도 분출도 매우 큰 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다."
1831년 8월 태양이 신비롭게 어두워진 후, 진짜 비참함이 시작되었습니다. 그해 여름 후반 알프스를 여행하던 작곡가 펠릭스 멘델스존은 "완전히 예상치 못한" 폭설을 포함한 "끔찍한 날씨"를 견뎌야 했다고 썼습니다. 허치슨은 "거대한 우박이 유럽의 농작물을 파괴했습니다." 인도 몬순 기간 동안 강수량이 감소하면서 1832년과 1833년에 인도 동부 마드라스 주에서 농작물이 실패하고 파괴적인 기근이 발생하여 약 15만 명이 사망했습니다. 1832년부터 1837년까지 일본 북동부를 휩쓴 기근에서는 약 두 배의 사람들이 사망했습니다.
화산학자들은 수십 년 동안 1831년 어딘가에 큰 분화가 일어났다는 증거를 가지고 있었습니다. 다른 중요한 분화와 마찬가지로, 이 폭발은 그린란드와 남극에서 채취한 얼음 코어에서 쉽게 연대를 알 수 있는 유황 스파이크로 나타납니다. 역사적 기록에 따르면, 유황이 함유된 에어로졸은 햇빛을 차단하여 2년 동안 최대 1°C까지 온도를 낮추었습니다.
그린란드 핵의 더 두꺼운 유황 침전물은 북반구 중위도에서 발생한 분화로 인해 약 13테라그램의 유황이 성층권으로 방출되었음을 나타냅니다. 이는 필리핀 피나투보 산에서 1991년에 발생한 지구 냉각 분화와 비슷한 수준입니다.
1831년 분화는 다른 여러 주요 분화와 함께 500년 동안 전 세계적으로 느껴졌던 극한의 추위인 소빙하기(Little Ice Age)가 끝나갈 무렵에 발생했기 때문에 흥미롭습니다. 이 분화군에는 기록된 역사상 가장 큰 분화 중 하나가 포함되어 있습니다. 1815년 인도네시아의 탐보라산 분화로 지구를 식히고 광범위한 수확 실패로 이어졌습니다. 허치슨은 이러한 분화가 "소빙하기(Little Ice Age)를 연장했을 수 있습니다."라고 말합니다. (이 그룹에서 가장 큰 분화 중 하나를 담당한 화산(1808년 또는 1809년에 발생한 하나 이상의 폭발, 규모는 자바리츠키와 탐보라 사이)은 여전히 미스터리입니다.)
1831년 폭발에 대해 허치슨과 그의 동료들은 "빙하 코어에서 더 많은 것을 얻을 수 있을지" 궁금해했습니다. 그들은 먼저 분화 후 얼음에 퇴적된 황산염 동위 원소가 자외선이 성층권의 화산 에어로졸과 반응했을 때 생성되었다고 결정했습니다. 그것은 이전의 용의자 중 하나를 배제했습니다. 시칠리아 남쪽 지중해에 있는 화산인 페르디난데아(Graham Island)라고도 합니다. 허치슨은 그곳에서 관찰된 소규모 분화가 "거의 적절한 시기에 일어났다"고 말하며, 태양을 파랗게 물들인 안개에 기여했을 가능성이 큽니다. 그러나 그 분화는 성층권으로 많은 유황을 뿜어내지 않았기 때문에 기후에 상당한 영향을 미치지 않았을 것입니다.
진짜 범인의 신원에 대한 단서는 얼음 코어에서 발견된 미세한 화산재 파편(인간 머리카락 너비의 약 1/10)에서 나왔습니다. 즉시 눈에 띄는 것은 1831년 폭발로 인해 발생한 화산재가 많은 화산재와 달리 칼륨이 얼마나 부족했는가였습니다. 허치슨은 "예를 들어 아이슬란드나 알래스카와는 전혀 닮지 않았습니다."라고 말합니다. 그것은 일본의 많은 화산에서 분출된 칼륨이 부족한 화산재처럼 보였습니다. 그러나 일본은 화산 활동에 대한 가장 훌륭한 역사 연대기를 보유하고 있으며 그 당시의 주요 분화에 대한 기록은 없습니다.
그로 인해 허치슨은 일본 북쪽에 있는 화산 섬인 쿠릴 열도에 대해 생각하게 되었는데, 소련은 2차 세계 대전 말에 이곳을 점령했고 현재도 러시아의 통제 하에 있습니다. (무인도인 시무시르 섬에는 태평양과 연결된 홈이 있는 해수로 범람한 칼데라가 하나 있는데, 소련 핵 잠수함의 냉전 기지 역할을 했습니다.) 허치슨은 일본과 러시아 동료들에게 연락했고, "수많은 이메일"을 주고받은 후 쿠릴 화산 여러 곳에서 채취한 화산재의 화학 성분에 대한 미공개 보고서를 받았습니다.
시무시르 섬의 한 화산, 자바리츠키의 화학적 프로필이 잠재적인 매치로 떠올랐습니다. 2023년 5월, 허치슨은 1990년대 초 쿠릴 열도에서 일본-러시아-미국 과학 탐사를 하는 동안 화산에서 수집한 화산재를 얻었습니다. 얼음 코어의 화산재와 자바리츠키 화산재의 화학적 지문은 동일했습니다. 그는 "저는 연구실에서 놀라운 하루를 보냈습니다."라고 말합니다. "정말 유레카 순간이었습니다."
새로운 발견은 전 세계적으로 화산 감시가 얼마나 불균일한지를 강조합니다. 오펜하이머는 지난 수십 년 동안 가장 큰 폭발 중 일부는 "과학적인 레이더에서 완전히 벗어났다"고 말합니다. 예를 들어, 그는 1982년 멕시코 엘 치촌의 대규모 폭발이 모든 사람을 당황하게 했다고 말합니다. "그것은 심지어 활화산으로 인식되지 않았습니다." 그리고 피나투보는 1991년 폭발 전에는 모니터링되지 않았으며 지구를 어떻게 식혔는지에 대한 논문이 여전히 나오고 있다고 그는 지적합니다. "다음의 주요 폭발은 우리가 전에 들어본 적이 없는 화산일 가능성이 매우 높습니다." 그는 말합니다.
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