@@IMG1@@ 남극의 얼음 밑 3킬로미터 밑에 존재하는 피요르드에 위치한 잃어버린 세계인 엘스워스 호수 (Lake Ellsworth)는 십여년 전부터 얼음 밑에 존재하는 환경에 대한 연구를 해오고 있는 마틴 지거트 (Martin Siegert)의 꿈에 종종 나타나는 곳이다. 마침내 이 신비스러운 호수에 대한 탐사가 실현되고 있다. 다음 주에 영국 브리스톨 대학 (University of Bristol)의 빙하학자인 지거트는 지구 반대편의 세계로 여행을 위해 떠나게 된다. 일단 그가 남극 반도의 끝에 위치한 영국남극탐사대 (British Antarctic Survey, BAS)의 로테라 연구기지 (Rothera Research Station)에 도착하게 되면 그의 연구팀은 서부 남극지역으로 1,000킬로미터를 비행하게 된다. 오는 12월 5일에 실제적인 작업이 시작될 것이다: 즉, 얼음을 시추하여 원시적인 빙하 밑 호수에 도달하는 것이다. 이곳에 존재하는 물에서 연구자들은 수 백만 년 동안 한 번도 태양빛을 본 적이 없는 생명체를 찾을 수 있을 것이라는 희망을 갖고 있다. 그리고 이 호수의 바닥에 존재하는 지층에서 연구팀은 서부 남극지역의 빙상 (ice sheet)에 대해 이해할 수 있는 기록을 찾게 될 것이다. 이를 통해서 잠재적으로 어떻게 이 엄청난 빙하가 미끄러져 지나갔으며 시간이 지나면서 쇠퇴했는가를 알 수 있을 것이다.

그렇다면 지거트의 기분은 어떨까 그는 “이것은 21세기에 들어서 내가 해온 과학적 활동의 정점이 될 것”이라고 말했다. 지금까지 남극의 빙하 밑에 존재하는 380개 정도의 호수가 발견되었으며 얼음을 뚫을 수 있는 원격레이더, 인력측정 및 지진대 조사를 통해 남극의 호수의 지도를 작성했다(A. Wright and M. Siegert 2012). 이들 고대에 형성된 호수들은 지하의 지열과 남극빙하가 녹아서 형성되었다. 인력과 얼음의 압력으로 이 녹은 물이 흐르게 되었으며 남극의 빙하 밑에 존재하는 대륙의 빈 공간과 계곡지역에 모이게 된다. 만일 계획되고 탐사가 추진되면, 엘스워스 호수는 남극에서 두 번째로 탐사된 호수가 된다. 지난 2월에 러시아의 연구팀은 남극 지하호수 중에서 가장 크고 깊은 곳에 존재하는 보스토크 호수 (Lake Vostok)를 시추했으며 20여 년 전에 시작된 연구 프로젝트를 마쳤다. 그리고 세 번째 탐사가 시작될 것으로 보인다: 다음 주에 미국의 시추팀은 남극의 맥머도 기지 (McMurdo Station)에서 탐사를 시작하게 된다. 지난 1월에 연구자들은 로스 빙상 (Ross Ice Shelf)의 가장자리 부근에 존재하는 작고 낮은 호수인 윌런스 호수 (Lake Whillans)를 탐사하게 된다.

이 빙하의 밑에 존재하는 호수에서 진화해온 이국적인 미생물 생명체를 발견하기 위한 탐사는 가장 흥미로운 부분이다. 과학자들은 암석과 광물에서 에너지를 추출하는 박테리아들을 다른 곳에서 발견했으며 많은 학자들은 남극의 빙하 밑에 숨겨진 호수에서 살고 있는 특화된 미생물이 존재할 것이라고 가정하고 있다. 영국의 탐사팀에 합류하게 될 BAS의 환경미생물학자인 데이비드 피어스 (David Pearce)는 “암석권에서 높은 대기권까지 극단적인 생태계에서 생명체는 존재한다. 나는 이러한 곳을 탐사해서 아무런 생명체를 찾지 못한다면 정말 놀랄 것”이라고 말했다.

보스토크 호수 탐사팀은 열을 좋아하는 박테리아가 이 호수 주변에 존재하는 바닥의 암석에 존재할지도 모른다는 증거를 발견했다. 이러한 실마리는 얼음에 붙어서 고립된 지층의 DNA로부터 찾아진 것으로 이곳 호수의 물은 밑 바닥의 엄청난 빙하에서부터 얼어붙어 있다. (S. A. Bulat et al. 2011). 하지만 이 호수의 상층지층에는 생명체가 없는 것으로 생각된다고 러시아의 피터스버그 핵물리연구소 (Petersburg Nuclear Physics Institute)의 미생물학자인 세르게이 불라트(Sergey Bulat)는 지난달 스톡홀름에서 열린 12차 유럽우주생물학 워크숍에서 주장했다. 러시아가 시추한 냉동상태로 보관된 호수에서 채취된 샘플에 대한 임시분석에서는 이곳에 원래 존재하는 미생물은 없었다. 하지만 이 연구팀은 다시 호수로 돌아가 좀 더 많은 샘플을 채취하게 될 것이다.

엘스워스 호수는 미생물을 찾는 학자들에게는 좀 더 좋은 장소이다. 그 이유는 미생물이 숨어있을 수 있는 곳이 적기 때문이다. 12킬로미터 길이에 3킬로미터 넓이의 이 호수는 그 깊이가 약 150 미터로 엄청나게 넓은 보스토크 호수와 비교해서 규모가 적다. 보스토크 호수는 250킬로미터 길이에 50 킬로미터의 넓이로 세계에서 가장 큰 민물 호수가 된다. 엘스워스 호수의 얼음은 약 -30도의 온도로 동부 남극지역의 보스토크 호수의 온도보다 두 배 정도 따뜻하다. 그리고 그 얼음의 두께도 1킬로미터 정도 얇다. 이러한 이유로 인해 엘스워스 호수는 샘플을 채취하는데 있어서 훨씬 쉬운 곳이라고 지거트는 주장했다. 비록 엘스워스나 윌런스 호수가 불모의 장소라고 밝혀지더라도 이번 탐사는 지구나 다른 태양계의 지역에서 생명체를 제한하는 요소에 대한 실마리를 제공할 수 있을 것으로 보인다. 지거트는 이 호수에서 생명체가 완전히 없다면 그것으로도 엄청난 결과가 된다고 말했다. 왜냐하면 이곳은 액체상태의 물과 영양분을 비롯한 박테리아가 사는데 필요한 요소를 가지고 있으며 이곳의 물의 온도는 겨우 영하 몇 도에 불과하기 때문이다.

영국의 탐사팀은 단 3일 동안 시추를 통해서 얼음을 높은 압력의 추진력을 통해 90도의 온도로 물을 녹일 것이다. 일단 시추공이 열리게 되면 이 연구팀은 다시 이 시추공이 얼어붙기 전에 24시간 동안 물 샘플과 퇴적층 샘플을 채취하게 될 것이다. 이들이 사용하는 장비는 조심스럽게 지표면의 미생물에 의해 오염되지 않도록 준비했으며 남극조약의 당사자들에 의해 허가를 받았다. 지거트는 이번 시추는 이 지역에서 물과 눈을 녹여서 약 60,000리터의 물을 사용하게 될 것이라고 말했다. 이 물은 5 단계 정수시스템을 통해 적외선으로 소독된다. 지거트는 “이 물은 호수를 녹이는데 사용될 것이며 자연적으로 이 호수에서 녹은 물보다 더 순수한 형태가 된다”고 말했다. 5 미터 길이의 실린더 티타늄 탐사기는 시추공으로 내려 보내져 각기 다른 깊이에서 샘플을 채취하게 될 것이며 사우스햄튼의 청정보존장소에서 보관될 것이다.

가장 어려운 점은 매우 짧은 시간 안에 샘플을 채취하는 작업일 것이라고 지거트는 말했다. 만일 작업이 잘못되더라도 이 연구팀은 좀 더 뜨거운 물로 시추공을 다시 열 수 있는 충분한 연료를 가져 가게 된다. 만일 탐사기를 잃어버리거나 중간에 끼어버리게 되면, 연구자들은 두 번째 시추공을 뚫고 다른 탐사기를 넣게 될 것이다. 실제로 부가적인 샘플채취를 위해서 두 번째 시추공을 여는 작업을 하게 될 것이며 좀 더 신뢰도가 높은 과학적인 연구결과를 얻게 될 것이라고 지거트는 주장했다.

만일 엘스워스 호수에 생명체가 있다면, 그 결과는 금년 말에 알 수 있게 될 것이다. 하지만 남극에 숨겨진 호수에 대한 탐사는 이제 시작일 뿐이라고 윌런스 호수에 대한 탐사를 관장하고 있는 미국 몬타나 주립대학 보즈맨 (Montana State University in Bozeman)의 빙하학자인 존 프리스쿠 (John Priscu)는 말했다. 이 연구에는 적어도 세 개의 지역에서 얻은 데이터가 필요하다고 그는 주장했다. 그 이유는 과학자들은 숨겨진 호수와 강이 어떻게 빙상이 그 운동의 윤활제 역할에 대한 이해를 요구하기 때문이다. 이러한 호수에 대한 연구는 남극해의 화학적이고 생물학적 활동성에 영향을 주는 광물의 배출현상이 이루어지는지 여부를 알려주게 될 것이다. 프리스쿠는 “얼마 전까지 많은 사람들은 남극이 단순히 얼음으로 이루어진 순백색의 지역이라고 생각해왔다. 우리의 과학적 탐구는 남극의 빙하 밑에 존재하는 환경에 대한 지식을 알려주게 될 것”이라고 말했다.

출처: ‘네이처’ 2012년 11월 22일 (Nature 491, 506?507 (22 November 2012) doi:10.1038/491506a)

키워드 : 엘스워스, 남극, 보스토크

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.nature.com/news/hunt-for-life-under-antarctic-ice-heats-up-1.11856

연도: 2012-11-23

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2012.12.11 21:45

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