지구 표면의 71%를 차지하는 바다는 자원의 보고이자 수많은 해양 생물의 서식지다. 하지만 사람들이 바다에 무분별하게 쓰레기를 버리면서 해양 생태계가 고통받고 있다. 특히 플라스틱 쓰레기는 미세 플라스틱으로 작게 분해돼 해류를 타고 지구 전역으로 걷잡을 수 없이 퍼져 나간다. 심지어 미세 플라스틱 입자는 눈에 보이지 않는 경우도 많다.
호주 수학자 게리 프로이랜드는 해양오염의 피해 규모를 줄이기 위해 바닷속 유해 물질의 농도가 높은 지역을 효율적으로 찾아 주는 수학 모형을 개발했다. 이 모형은 ‘에르고딕 이론’을 기초로 만들어졌다. 에르고딕 이론은 시간에 따라 움직이거나 변화하는 모든 것을 수학적으로 계산하는 동역학계를 설명하는 이론 중 하나다. 이 이론에서는 입자 하나가 같은 에너지를 갖는 곡면의 모든 부분을 골고루 돌아다닌다고 보며, 인터넷과 같은 복잡한 시스템에서 나타나는 상호 연관성을 연구하는 데에도 쓰인다.
연구팀은 먼저 해류를 방향과 크기를 나타낸 벡터로 분석해 물이 서로 섞이지 않는 구역을 구분했다. 그 결과 전체 해양을 기존의 5개 대양에서 7개 구역으로 다시 나눠, 해류 순환 모형을 발전시켰다. 예를 들어 인도양은 남태평양에 속하지만 이 모형에 따르면 남대서양과 가장 밀접하게 결합해 있다.
연구팀이 개발한 모형을 이용하면 해류를 따라 유해 물질이 어떻게 이동하는지 추적하거나 예측할 수 있다. 또한 해양 중에 유해 물질의 농도가 가장 높은 지역을 알 수도 있다. 실제로 해양오염 자료를 토대로 컴퓨터 시뮬레이션을 해본 결과, 유해 물질은 해류를 따라 적도 부근을 벗어나 아열대 환류 부근에 모이는 것으로 나타났다.
바닷속 탄소량 이대로 증가하면 2100년 대량 멸종
2017년 미국 지구물리학자 다니엘 로스먼은 바닷속 탄소량 변화를 토대로 2100년을 기점으로 공룡 멸종과 같은 대량 멸종이 일어날 수 있다고 주장했다. 로스먼은 먼저 5억 4200만 년 동안 바닷속 탄소량이 어떻게 변해왔는지 분석했다.
바닷속 탄소량 변화는 기본적으로 시간에 따라 점차 커지는 그래프로 나타났다. 그런데 지구 역사상 몇 차례 기준에서 많이 벗어나 탄소량이 급격한 변화를 보였던 시기와 공룡 멸종 같은 대량 멸종이 발생했던 시기가 거의 일치했다.
로스먼은 1850년의 바닷속 탄소량인 3만 8000Gt에서 310Gt(109t) 이상의 탄소가 추가로 바다에 유입되면 대량 멸종을 일으킬 수 있는 급격한 변화라고 예측했다. 1850년 이후 2017년까지 늘어난 탄소량은 155Gt이었고, 만약 같은 추세로 탄소량이 늘어나면 2100년쯤엔 400Gt을 넘어설 거라는 계산 결과가 나왔다. 탄소량이 늘어난다고 반드시 대량 멸종이 일어나는 건 아니지만, 지구 역사에 비춰볼 때 대량 멸종이 일어날 가능성이 높다.
