자주 출장 취재를 다니는 어과동 편집부 기자들. 저마다 독특한 준비 방식을 갖고 있어요. 도현 기자가 관찰한 모습은 무엇이었을까요?

[통합과학 개념 이해하기]

북극의 하얀 얼음 지구 온도를 조절한다!

지구는 들어오는 에너지와 나가는 에너지가 균형을 이루며 온도를 유지해요. 태양에서 나오는 빛과 열에너지를 태양복사 에너지라고 해요. 지구는 이 에너지의 일부를 우주로 반사하고, 일부는 흡수해요.

태양복사 에너지가 반사되거나 흡수되는 양은 물체의 표면에 따라 달라져요. 눈이나 얼음, 구름처럼 밝은 표면은 에너지를 많이 반사해요. 반면 바다나 숲, 흙처럼 어두운 표면은 에너지를 적게 반사하고 더 많이 흡수합니다.

표면의 밝기나 재질에 따라 태양복사 에너지를 얼마나 반사하는지 나타낸 값을 알베도라고 해요. 알베도는 0과 1 사잇값으로 표시해요. 알베도 0은 에너지를 모두 흡수하고, 알베도 1은 모두 반사한다는 뜻이에요. 깨끗한 눈과 빙하의 알베도는 약 0.7~0.8로, 표면에 받은 태양 에너지의 약 70~80%를 반사해요. 그래서 눈과 얼음으로 덮인 극지방은 ‘지구의 반사판’으로도 불리죠.

그런데 지구가 뜨거워지면서 북극에서 반사하는 태양복사 에너지의 양이 줄어들고 있어요. 북극에 넓게 퍼진 해빙이 빠르게 녹고 있기 때문이에요. 바닷물이 얼어 만들어진 해빙은 두께가 수 m 정도로 얇아요. 바다 위에 떠 있어 위로는 공기, 아래로는 바닷물의 온도에 영향받죠. 그래서 해빙은 육지에 눈이 쌓여 굳어진 얼음인 빙하보다 더 빨리 녹아요.

해빙이 녹으면 바닷물이 드러나요. 푸른 바다의 알베도는 약 0.1로, 받은 태양복사 에너지의 10% 정도를 반사하고 90%를 흡수해요. 이렇게 열을 흡수해 바다와 공기가 따뜻해지면 해빙이 더 빨리 녹고, 다시 북극이 흡수하는 열이 많아지는 악순환이 발생합니다. 미국항공우주국(NASA)과 세계기상기구 등에 따르면, 북극은 지구의 다른 지역보다 2~3배 빨리 뜨거워지고 있어요.

북극 온도가 올라가면 두터운 육지 빙하도 점차 녹기 시작해요. 이렇게 녹은 물이 바다로 흘러 들어가면, 해수면이 높아져요. 해수면이 상승하면 해안 지역이 물에 잠겨 생물의 서식지가 사라지고, 바닷물의 면적과 온도, 양이 변해 기후에 영향을 줄 수 있죠. 그래서 과학자들은 기후 변화의 중요한 신호인 북극의 얼음 상태를 주의 깊게 살펴보고 있습니다.

북극 해빙이 녹아 온도가 올라가는 원리

1. 밝은색 해빙이 태양복사 에너지를 반사한다.
2. 지구가 뜨거워지면서 해빙이 녹고, 얼음보다 어두운 색의 바다가 드러난다.
3. 바다가 해빙이 있을 때보다 더 많은 태양복사 에너지를 흡수한다.
4. 바다는 열을 받아 따뜻해지고, 바다의 열이 전달된 공기도 따뜻해진다.
5. 더 많은 해빙이 녹으며 바다에 흡수되는 열이 많아진다. 이로 인해 계속 해빙이 사라진다.&
6. 따뜻해진 북극 환경에 육지 빙하까지 녹는다. 녹은 물이 바다로 흘러들어 해수면이 상승한다.

[통합과학 넓히기]

그린란드 얼음 어두워지는 이유는?

북극에 있는 그린란드는 국토의 약 80%가 빙상으로 덮인 섬이에요. 빙상은 얼음덩어리가 5만 km2 이상 넓게 펼쳐진 것을 뜻해요. 그린란드 빙상도 해빙처럼 태양복사 에너지를 반사해 지구의 온도를 조절해요.

그런데 2000년대 이후, 그린란드 빙상 서쪽에 검은 띠처럼 얼음 색이 어둡게 변한 ‘다크 존’이 나타나기 시작했어요. 얼음 위에 어두운색 미세조류가 생겼기 때문이었죠. 미세조류는 물이나 눈, 얼음 표면에 살며 햇빛을 이용해 양분을 얻는 작은 생물이에요. 본래 햇빛을 흡수하는 색소인 엽록소 때문에 녹색을 띠지만, 강한 햇빛에 오래 노출되면 자신을 보호하려고 붉은색이나 갈색 색소를 만들어요. 다만, 어떻게 해서 그린란드 빙상에 어두운색 미세조류가 넓게 퍼졌는지는 알 수 없었어요.

▲퍼블릭 도메인

붉게 변한 미세조류.

2026년 1월, 캐나다 워털루대학교 등 공동 연구팀은 다크 존 주변에서 날아온 먼지가 얼음 속 미세조류의 번식을 도왔다는 연구 결과를 국제 학술지 ‘환경과학기술’에 발표했어요. 연구팀은 다크 존 부근의 공기에서 에어로졸●을, 빙상에서 눈과 얼음 조각을 채취해 성분을 분석했어요. 그 결과, 에어로졸과 눈, 얼음 조각에서 모두 광물 먼지 입자가 확인됐습니다. 이 광물 먼지는 빙상 주변 맨땅에서 암석 등이 부서져 생긴 것으로, 바람을 타고 다크 존으로 이동한 것이었어요.

광물 먼지에는 인 성분이 풍부하게 포함돼 있었어요. 인은 생물이 자라는 데 꼭 필요한 영양소예요. 인이 섞인 먼지가 빙상 위에 쌓이면서 미세조류가 번식하도록 도운 것이죠. 미세조류가 많아지고, 색이 변할수록 빙상엔 어두운 부분이 늘어나 태양복사 에너지를 더 많이 흡수했어요. 결국 다크 존은 그린란드 빙상에서도 가장 빠르게 녹는 지역이 됐습니다.

전 세계에서 남극 빙상 다음으로 큰 그린란드 빙상이 녹으면 해수면이 상승할 위험이 있어요. 연구팀은 “기온이 올라가면 미세조류가 빙상 북쪽과 안쪽까지 퍼질 것으로 예상된다”며 “앞으로 빙상이 어두워지고 녹는 범위가 더 넓어질 수 있다”고 우려했어요.

▲Jenine McCutcheon

위성으로 본 그린란드 빙상의 다크 존(왼쪽)과 가까이서 본 다크 존(위).

▲GIB

용어 설명

에어로졸: 공기 중에 떠 있는 아주 작은 고체나 액체 입자.

[기획][기사로 읽는 수학] 자동차가 스스로 상황을 파악해 목적지를 찾아가는 기술은?