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[우주의 속삭임(22)] 태양 입자 폭발, 지구 오존층 파괴…방사선 노출 위험 고조
- 핀란드와 영국, 미국 등 국제 연구팀이 태양에서 발생하는 강력한 입자 폭발 현상이 지구의 오존층을 심각하게 파괴해 장기간 지구 표면에 방사선 노출량을 증가시킬 수 있음을 밝혔다고 PHYS.org가 2일(현지시간) 보도했다. 올해 5월초 발생한 강력한 오로라는 태양 폭풍이 방출하는 방사선 에너지를 보여주는 사례였다. 태양은 때때로 더 파괴적인 현상을 일으키기도 한다. '태양 입자 방출(solar particle events)'이라고 알려진 이 현상은 태양 표면에서 직접 방출되는 양성자 폭발로, 마치 탐조등처럼 우주 공간으로 뻗어 나갈 수 있다. 연구에 따르면, 지구는 약 1000년마다 극심한 태양 입자 방출 현상에 노출되며, 이는 오존층에 심각한 손상을 입히고 지표면의 자외선(UV) 복사량을 증가시킬 수 있다. 지난 7월 1일 미국 국립과학원 아카데미 회보에 게재된 논문에서 연구팀은 이러한 극한 상황이 발생했을 때 나타나는 현상을 분석했다. 또한 지구 자기장이 약화되었을 때 이러한 현상이 지구 생명체에 미치는 영향이 매우 클 수 있음을 보여줬다. 이 논문의 주저자는 판란드 오울루대학교(University of Oulu)의 프레이드리그 아르세노비치(Predrag Arsenovic)이며, 공동 저자는 영국 레딩대학교(University of Reading)의 매튜 오웬스(Mathew Owens), 미국 콜로라도대학교 볼더(University of Colorado Boulder)의 마이크 록우드(Mike Lockwood), 오울루대학교의 일리야 우소스킨(Ilya Usoskin), 레딩대학교의 루크 바나드(Luke Barnard) 등이다. 극지방 자기장, 오로라 형성 지구 자기장은 태양에서 방출되는 전하를 띤 방사선을 막아주는 중요한 보호막 역할을 한다. 일반적인 상태에서 지구 자기장은 거대한 막대 자석처럼 기능하며, 한쪽 극에서 나온 자기장 선이 다른 극으로 돌아가는 형태를 띠고 있다. 극지방에서는 자기장 선이 수직으로 배열되어 일부 이온화된 우주 방사선이 상층 대기까지 침투해 공기 분자와 상호작용하며 오로라를 생성한다. 그러나 지구 자기장은 시간이 지남에 따라 크게 변화한다. 지난 세기 동안 북극 자기는 연간 약 40km 속도로 캐나다 북부를 가로질러 이동했으며, 자기장 강도는 6% 이상 약화됐다. 지질학적 기록에 따르면, 지구 자기장이 매우 약하거나 완전히 사라진 시기가 수백년 또는 수천 년 지속된 경우도 있었다. 고대에 자기장을 잃고 그 결과 대기의 대부분을 잃은 화성을 살펴보면 지구 자기장이 없다면 어떤 일이 일어날지 알 수 있다. 지난 5월 지구에 오로라 발생 직후 강력한 태양 입자 방출 현상이 화성을 강타했다. 이로 인해 화성 탐사선 오디세이의 작동이 중단됐고, 화성 표면의 방사선 수치가 흉부 X선 촬영시 받는 방사션보다 약 30배나 높은 수준을 기록했다. 태양의 외기는 '태영풍'이라고 알려진 전자와 양성자의 끊임없이 변동하는 흐름을 방출한다. 그러나 태양 표면은 태양 입자 방출 현상에서 에너지, 주로 양성자인 에너지 폭발을 산발적으로 방출한다. 이는 종종 태양 플레어와 관련 있다. 오존 감소, 방사선 증가 양성자는 전자보다 훨씬 무겁고 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문에 지구 대기의 더 낮은 고도애 도달해 공기 중의 기체 분자를 들뜨게 자극한다. 그러나 이러한 들뜬 분자는 육안으로 볼 수 없는 X선만 방출한다. 매 태양 주기(약 11년)미디 수 백건의 약한 태양 입자 방출 현상이 발생하지만, 과학자들은 지구 역사 전체에 걸쳐 훨씬 더 강력한 사건의 흔적을 발견했다. 가장 극단적인 것 중 일부는 현대 장비로 기록된 것보다 수전 배 더 강했다. 이러한 극단적인 태양 압자 방출 현상은 대략 수천 년마다 발생한다. 가장 최근의 사건은 993년 경에 발생했다. 즉각적인 영향 외에도 태양 입자 방출 현상은 상층 대기에서 오존을 고갈시킬 수 있는 일련의 화학 반응을 일으킬 수도 있다. 오존은 유해한 태양 자외선을 흡수해 시력과 DNA를 손상시킬 수 있으며, 피부암 위험을 증가시키고 기후에도 영향을 미친다. 새로운 연구에서 연구팀은 극심한 태양 입자 방출 현상의 영향을 조사하기 위해 대규모 컴퓨터 모델을 사용했다. 연구팀은 이러한 사건이 1년 정도 오존층을 고갈시켜 지표면의 자외선 수치를 높이고 DNA 손상을 증가시킬 수 있음을 발견했다. 그러나 지구 자기장이 매우 약한 시기에 태양 양성자 사건이 발생하면 오존 손상이 6년 동안 지속되어 자외선 수치가 25% 증가하고 태양에 의한 DNA 손상률이 최대 50%까지 증가할 수 있다. 진화와 자가장과의 상관관계 그렇다면 약한 자기장과 극심한 태양 양성자 사건의 이러한 치명적인 조합은 얼마나 자주 일어날까. 이 두 현상은 상대적으로 자주 함께 발생할 가능성이 크다. 실제로 이러한 사건의 조합은 과거 지구의 여러 가지 미스터리한 사건을 설명할 수 있다. 가장 최근의 약한 자기장 기간(북극과 남극의 일시적인 전환 포함)은 4만2000년 전에 시작되어 약 1000년 동안 지속됐다. 유럽에서 마지막 네안데르탈인의 멸종과 호주에서 거대 웜뱃과 캥거루를 포함한 유대류 거대 동물군의 멸종과 같은 몇가지 주요 진화 사건이 이 시기에 발생했다. 훨씬 더 큰 진화적 사건 또한 지구의 자기장과 관련이 있다. 남호주 플린더스 산맥의 화석에 기록된 에디아카라기 말(약 5억6500만년) 다세포 동물의 기원은 2600만 년 동안 자기장이 약하거나 없는 시기 이후에 발생했다. 마찬가지로 캄브리아기 대폭발(약 5억3900만년 전)에서 다양한 동물 그룹의 급속한 진화는 지자기 및 높은 자외선 수준과 관련이 있다. 관련 없는 여러 그룹에서 눈과 단단한 몸 껍질의 동시 진화는 '빛으로부터의 도피'에서 유해한 자외선 유입을 감지하고 피하는 가장 좋은 수단으로 설명됐다. 이제 막 첫발을 뗀 진화와 자기장과의 연구는 지구 생명체의 역사와 미래에 대한 이해를 넓히는 데 중요한 영향을 미칠 수 있다. 아울러 지구 온난화로 인한 자기장 변화가 생태계에 미칠 영향을 예측하고 대비하는 데 도움을 줄 수 있다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(22)] 태양 입자 폭발, 지구 오존층 파괴…방사선 노출 위험 고조
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스위스 과학자, 카카오 과육 활용해 지속가능한 초콜릿 생산
- 스위스 과학자들이 벌레로 인해 고사 위기에 처한 카카오 나무 열매를 최대한 활용할 수 있는 기술을 개발했다고 예루살렘포스트가 26일(현지시간) 보도했다. 전 세계 초콜릿의 50%는 서아프리카 코트디부아르와 가나에 있는 카카오나무에서 생산된다. 하지만 이 지역 카카오나무는 '카카오 새싹 팽창 바이러스 감염병'이 빠르게 확산되면서 코코아 공급과 가격 급등에도 큰 영향을 미치고 있다. 코코아 콩(cocoa bean)은 건조된, 그리고 부분적으로 발효된 카카오나무 열매의 씨앗으로 초콜릿의 원료가 된다. 카카오의 꼬투리는 3cm 두께의 거칠고 가죽과 같은 외피를 가지고 있다. 이 꼬투리는 단 맛을 내는 점액질의 펄프로 가득차 있으며, 그 안에 30~50개의 아몬드처럼 생긴 큰 씨앗들이 담겨 있다. 세계적으로 인기 있는 간식인 초콜릿의 주성분은 카카오 열매에서 추출한 코코아 매스(카카오를 발효해서 만드는 초콜릿의 원료)와 코코아 버터다. 스위스 연방공립대학 ETH 취리히의 연구원들은 초콜릿 업계와 협력해 코코아 열매를 최대한 활용함으로써 코코아 재배의 수익성을 높이는 동시에 초콜릿을 더 건강한 기호식품으로 만들 수 있는 가능성을 조사하고 있다. 에리히 빈드하브 교수와 그의 연구팀은 지속 가능한 코코아 열매 재배에 전념하는 스트트업인 코아(Koa), 스위스 초콜릿 제조업체 펠클린(Felchlin)과 협력해 카카오 과육을 활용한 새로운 코코아 열매 초콜릿 레시피를 개발했다. 전 세계가 순환적이고 지속가능한 경제를 중심으로 재편성되면서 식품 분야에도 혁신적인 기술이 요구되고 있다. 식품 활용도를 극대화하여 관련 환경 부담을 줄이는 쪽으로 향하고 있는 것. 이는 코코아 재품과 같이 환경에 미치는 영향이 큰 식품의 경우 특히 중요하다. 이번 논문은 저명한 학술지 '네이처 푸드(Nature Food)'에 게재됐다. 「코코아 꼬투리 측면 스트림의 가치화로 초콜릿의 영양 및 지속 가능성 측면 개선」이라는 이번 논문의 주저자인 킴 미쉬라는 코코아 열매가 허니듀 멜론과 비슷하다고 말했다. 연구팀은 "카카오 열매와 허니듀는 구조가 비슷하다. 둘다 딱딱한 껍질을 가지고 있어 자르면 과육이 드러나고 안쪽에는 코코아 콩이나 멜론 씨앗과 같은 과육이 들어 있다"고 설명했다. 기존 초콜릿은 카카오 꼬투리 안에 들어 있는 코코아 콩만 사용하지만 연구팀은 '코코아 과일 초콜릿 레시피'에 과육과 과육의 속껍질을 사용했다. 연구팀은 이를 분말로 가공하고, 과육의 일부와 섞어 코코아 젤을 만들었다. 이 젤 물질은 매우 달콤하며 일반적으로 초콜릿에 첨가되는 가루 설탕을 대체할 수 있다. 연구팀은 완벽한 레시피를 찾기 위해 실험실에서 다양한 구성의 질감을 체계적으로 테스트한 끝에 이같은 결과물을 내놓았다. 과육에서 추출한 과즙을 너무 많이 넣으면 초콜릿이 덩어리가 졌고., 너무 적게 넣으면 단맛이 부족했다. 연구팀은 단맛과 식감 사이의 완벽한 균형을 찾기 위해 노력했다. 가루 설탕을 사용할 때는 덩어리 문제가 발생하지 않았다. 실험 결과 초콜릿에는 과육 젤이 최대 20% 함유될 수 있으며, 이는 5~10%의 가루 분말 설탕(이하 가루 설탕)이 함유된 초콜릿의 맛과 같았다. 일반 다크 초콜릿에는 가루 설탕이 30~40% 정도 함유돼 있다. 새로운 레시피를 테스트하기 위해 스위스의 베른 응용과학대학의 패널들은 각 5g 무게의 초콜릿 조각을 다양한 양의 가루 설탕이 함유된 초콜릿과 코코아 젤로 단맛을 낸 새로운 제품으로 나누어 데트스를 진행했다. 미쉬라 연구원은 "이를 통해 동일한 양의 가루 설탕으로 표현되는 우리 레시피의 단맛을 경험작으로 확인할 수 있었다"고 말했다. 새로 개발된 레시피는 코코아 젤을 감미료로 사용함으로써 코코아 과일 초콜릿은 일반 유럽산 다크 초콜릿보다 섬유질 함량(100g당 15g대 12g)이 더 높다. 유럽산 일반 다크 초콜릿에는 섬유질이 100g당 12g이 들어있지만 새로운 레시피에는 15g이 함유됐다. 또한 포화지방 함량도 일반 초콜릿의 33g에 비해 23g에 불과하다. ETH 연구팀은 포화 지방산을 약 30% 줄이면서 섬유질 함량을 약 20% 늘릴 수 있었다. 미쉬라 연구원은 "섬유질은 장 활동을 자연스럽게 조절하고 초콜릿 섭취시 혈당 수치가 너무 급격히 상승하는 것을 방지하기 때문에 생리학적 측면에서 가치가 있다. 포화 지방도 너무 많이 섭취하면 건강에 위험을 초래할 수 있다. 포화 지방의 섭취 증가와 심혈관 질환의 위험 증가 사이에는 관계가 있다고 말했다. 그는 "농부들이 코코아 콩을 판매할 수 있을 뿐만 아니라 과육과 과피에서 나오는 주스를 말려서 분말로 갈아서 판매할 수도 있다는 것을 의미한다"면서 "이렇게 하면 코코아 재배 농가의 수입을 더 많이 창출할 수 있으며, 코코아 열매의 가치 창출이 많아지면 지속 가능한 코코아 생산이 가능해진다"고 덧붙였다. 그렇다고 해서 코코아 열매 초콜릿이 곧 식료품점에 출시되는 의미는 아니다. 미쉬라는 "우리 초콜릿이 매력적이고 일반 초콜릿과 비슷한 감각적 경험을 제공한다는 것을 보여주었지만, 건조 시설이 필요한 코코아 농부부터 시작해 전체 가치 창출 사슬을 조정해야 할 것"이라고 말했다. ETH는 코코아 과육 초콜릿 레시피에 대한 특허를 출원했다. 코코아 과일 초콜릿의 개발은 기술, 영양, 친환경성, 소규모 농가를 위한 소득 다각화가 어떻게 코코아 공장의 전체 가치 창출 사슬을 개선할 수 있는지를 보여주는 유망한 사례다.
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스위스 과학자, 카카오 과육 활용해 지속가능한 초콜릿 생산
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고대 생명나무 바오밥나무, 그 신비가 풀렸다
- 바오밥나무의 기원에 관한 미스터리가 풀렸다. DNA 연구에 따른 결과다. 이 연구는 중국 우한 식물원, 영국 큐의 왕립 식물원, 마다가스카르의 안타나나리보 대학교 및 런던 퀸 메리 대학교의 협력으로 수행됐으며, 연구 결과는 학술지 '네이처'에 발표됐다고 영국 BBC 방송이 보도했다. '고대 생명나무'라 불리는 바오밥나무는 2100만 년 전 마다가스카르에서 처음 나타났다. 바오밥나무 씨앗은 이곳에서 해류를 타고 호주와 아프리카 본토로 운반돼 독특한 종으로 진화했다. 아프리카에서는 씨와 잎을 식량 자원으로 이용한다. 그러나 바오밥나무는 현재 멸종 위기에 처해 있다. 연구팀은 이 나무를 보호하기 위한 더욱 적극적인 노력이 필요하다고 강하게 요구하고 있다. 바오밥나무는 둥치가 큰 북 모양으로 비대하고, 높이는 20m에 달하며, 수관 지름이 10m에 달하는 특이한 모양으로 쉽게 구별되며 수명도 길기 때문에 '생명의 나무(the tree of life)' 또는 '거꾸로 선 나무(upside down tree)', 숲의 어머니(mother of the forest)'로 알려져 있다. 이들은 기후 변화와 광범위한 산림 벌채로 인해 생사의 기로에 서 있다. 남편인 런던 퀸 메리 대학교의 앤드류 리치 교수와 함께 연구에 참여한 큐 왕립식물원의 일리아 리치 박사는 BBC와의 인터뷰에서 "우리는 다양한 동식물의 생태계를 유지하는 핵심이자 상징적인 종인 바오밥나무의 기원을 정확히 찾아낼 수 있었다"라고 말했다. 그녀는 "이번 연구에서 취득한 데이터를 통해 우리는 바오밥나무를 보호하기 위한 정보와 지식을 제공할 수 있다“고 덧붙였다. 연구팀은 이번에 바오밥나무 8종을 대상으로 분석을 진행했다. 그중 6종은 마다가스카르에서 발견되었으며, 1종은 아프리카 전역에, 1종은 호주 북서부에 널리 퍼져 있다. 네이처에 따르면 자구 상에 퍼져있는 바오밥나무는 모두 아프키카 섬나라 마다가스카르에서 왔다. 바오밥나무 중에서 가장 작은 종은 16피트(약 4.87m)까지 자라며, 가장 키가 큰 나무는 82피트(약 25m)까지 자란다. 팀은 마다가스카르의 바오밥나무 중 가장 큰 자이언트 바오밥나무를 포함해 멸종 위기에 처한 마다가스카르 소재 2종에 대해 더 높은 보전 등급을 부여할 것을 요구했다. 그러면서 바오밥나무의 가치에 대해 지구상에서 가장 놀라운 나무 중 하나이며 지역 문화 및 전통과 깊이 얽혀 있다고 높이 평가했다. 이 나무는 수천 년 동안 살 수 있으며, 거대한 크기로 자라고, 건기(최대 9개월)에도 생존할 수 있도록 줄기에 많은 양의 물을 저장한다. 바오밥나무 열매는 슈퍼 푸드로 간주되며, 줄기는 밧줄이나 옷에 사용되는 섬유를 만드는 데 사용된다. 나무는 해질녘에 큰 흰색 꽃을 피운다. 수분 매개자는 박쥐다. 어둠 속에서 움직이는 박쥐의 생태를 감안해 저녁 무렵에 꽃을 피우는 것이다. 박쥐는 바오밥나무 꽃의 꿀을 따먹기 위해 먼 거리를 이동하며, 바오밥나무 자체는 새들의 중요한 보금자리이기도 하다. CBS에 따르면 연구팀은 기후변화가 마다가스카르에 기반을 둔 종 중 하나에 심각한 위협을 가할 것이며, 이는 2080년 이전에 멸종하게 만들 수 있음을 시사한다고 우려했다. 샌디에고 동물원 야생동물 연합은 또한 남부 아프리카에서 바오밥나무의 죽음이 급증하고 있음을 주목했다. 이들은 "대륙에서 가장 큰 바오밥나무 13개 중에서 9개가 쓰러져 죽었다"며 "원인은 불분명하지만 과학자들은 지구의 기후 변화가 이 나무의 멸종에 영향을 미칠 수 있다고 의심하고 있다"고 말했다.
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고대 생명나무 바오밥나무, 그 신비가 풀렸다
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25m 길이 도마뱀 물고기 화석 영국서 발견…해양 파충류 중 최대 추정
- 과학자들이 지금까지 발견된 해양 파충류 중 가장 큰 2억 년 된 거대한 바다 파충류 '도마뱀 물고기'의 유해를 발굴했다고 과학 매체 라이브사이언스가 전했다. 새로 발견된 생물체는 중생대(2억 5190만~6600만 년 전) 동안 바다를 지배한 포식자 중 하나였던 어룡(ichthyosaurs)의 일종이다. 새롭게 발견된 도마뱀 물고기는 트라이아스기 말기(2억 5190만~2억 140만 년 전)에 생존했다. 어룡은 중생대 초기에 이미 크기가 거대해졌지만, 가장 큰 종이 등장한 것은 트라이아스기 후기 무렵이다. 중생대는 공룡의 시대로 알려져 있지만, 어룡 자체는 공룡이 아니었다. 대신, 그들은 다른 파충류 그룹의 일원으로 진화했다. 그들의 진화 경로는 육상 포유류에서 진화해 나중에 바다로 돌아온 고래의 경로와 대단히 유사하다. 또 고래처럼 공기를 마시고, 포유류처럼 새끼를 낳았다. 새로 발견된 어룡 종은 2020~2022년 사이 영국 서머셋 블루 앵커(Blue Anchor)에서 조각조각 발굴되었다. 첫 번째 화석 덩어리는 해변의 바위 꼭대기에서 발견되었는데, 연구진은 이에 대해 행인이 우연히 이를 발견하고 전문가들이 조사할 수 있도록 그대로 놓아두었을 것이라고 보고서에서 설명했다. 연구진은 이달 중순 'PLOS One' 저널에 연구 결과를 발표했다. 발견된 파충류 화석은 아래턱의 윗부분에서 발견되는 상각골(surangular) 뼈의 12개 조각으로 구성된다. 연구팀은 뼈의 길이가 2m이고 살아있는 동물의 길이가 약 25m인 것으로 추정한다. 연구팀은 이 파충류의 이름을 발견된 장소의 이름을 따서 '세번강의 거대한 도마뱀 물고기(Ichthyotitan severnensis·이크티오티탄 세베르넨시스)'라고 명명했다. 팀은 이것이 새로운 종일뿐만 아니라 어룡의 완전히 새로운 속(생물종이 가장 낮은 단계, 속은 종의 윗 단계임)이라고 주장했다. 이 부문에서만 이미 100종 이상이 알려져 있다. 다수의 갈비뼈 조각과 코프롤라이트(coprolite), 즉 화석화된 배설물(대변)도 이 지역에서 발견됐지만, 이 도마뱀 물고기의 것인지는 확정되지 않았다. 화석이 발견된 퇴적물에는 그 당시 지진과 쓰나미가 발생했음을 나타내는 암석이 포함되어 있었다. 한편 서머셋의 릴스톡에서는 비슷한 표본이 지난 2016년 발견되었고, 2018년에야 규명되었다. 두 표본 모두 10km 이내에 있었으며, 웨스트버리 이암층(Westbury Mudstone Formation)에서 발견됐다. 이 어룡은 길이가 최대 26m인 것으로 추정됐지만, 최신 연구 결과 길이가 약간 더 작을 것으로 추정했다. 가장 큰 해양 파충류에 대한 이전 발견은 길이가 최대 21m에 달하는 다른 어룡인 쇼니사우르스(Shonisaurus sikanniensis)였다. 쇼니사우르스는 이크티오티탄(I. severnensis)보다 1300만 년 일찍 나타났으며, 브리티시 컬럼비아에서 발견되었기 때문에 이번에 발견된 어룡 화석이 이전에 알려진 종과 동일한 다른 표본일 가능성은 거의 없다는 분석이다. 히말라야사우루스 티베텐시스(Himalayasaurus tibetensis)라고 불리는 비슷한 거대 어룡은 길이가 15m 수준이며, 티베트에서 발견되어 1972년에 공식 기록됐다. 이 어룡의 연대는 같은 시기로, 새로운 발견과 같은 종이 아닐 가능성이 높다. 연구팀은 이크티오티탄이 마지막 거대 어룡 중 하나일 가능성이 높다고 지적한다. 어룡은 백악기 후기(1억 50만~6600만 년 전) 세노마니아 시대(1억 50만~9390만 년 전)까지 지속됐다. 그들은 결국 모든 비조류 공룡들과 함께 백악기 말에 멸종된 목이 긴 해양 파충류 수장룡(plesiosaurs)으로 대체되었다.
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25m 길이 도마뱀 물고기 화석 영국서 발견…해양 파충류 중 최대 추정
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털매머드 부활하나?...코끼리 줄기세포 배양 성공
- 과학자들이 코끼리 피부 세포로 줄기세포 배양에 성공해 털매머드 부활에 한 발 더 가까이 다가가고 있다. 미국 텍사스 주 댈러스에 있는 멸종 방지 기업이자 DNA 편집 회사인 콜로설 바이오사이언스(Colossal Biosciences)는 6일(현지시간) 털복숭이 매머드 형질을 가진 코끼리를 유전적으로 복원시키기 위해 아시아 코끼리 세포로 줄기세포 배양에 성공했다고 밝혔다. 콜로설은 자사 웹사이트에서 내한성 코끼리를 만들 것이라고 밝히면서 이 동물은 털매머드의 모든 핵심 생물학적 특성을 갖게 될 것이라고 설명했다. 또한 이 회사는 매머드와 유사한 코끼리가 코끼리 내피 친화성헤르페스 바이러스로 인한 매우 치명적인 질병에 저항성을 갖도록 만들 계획이다. 네이처에 따르면 콜로설은 코끼리 세포의 유전자(게놈)을 편집해 매머드와 비슷하게 만들었다. 하지만 살아 있는 매머드 같은 코끼리를 만들려면 편집된 게놈을 포함하는 배아를 생성해야 한다. 이론적으로 이를 수행하는 한 가지 방법은 유전자 편집된 코끼리 세포를 소위 유도만능줄기세포(iPS)로 전환한 다음 이를 난자와 정자 세포로 전환하는 것이다. 뉴사이언티스트에 따르면 유도만능줄기세포는 난자와 정자를 포함한 신체의 모든 세포로 분화할 수 있다. 배아에서 자연적으로 발생하지만 특정 단백질을 추가하여 성체 세포에서 만들 수도 있으므로 '유도'라고 한다. 많은 동물 종에서 유도만능세포가 만들어졌지만 지금까지 코끼리 세포를 유도만능세포로 만드는 데 성공한 사례는 없었다. 유전자 편집 18년 전, 연구자들은 쥐의 피부 세포를 배아 세포처럼 작동하도록 재프로그래밍할 수 있음을 보여줬다. 이러한 유도만능줄기세포는 동물의 모든 세포 유형으로 분화할 수 있다. 이 세포는 멸종된 털매머드(맘무투스 프리미제니우스·Mammuthus primigenius)의 가장 가까운 친척인 아시아 코끼리(엘레푸스 막시무스·Elephus maximus)를 복원하려는 콜로설의 계획에 핵심으로, 털과 지방 및 기타 매머드의 특성을 갖도록 유전적으로 편집됐다. 콜로설은 아시아 코끼리 세포를 유전자 변형해 핵심 단백질을 영구적으로 생산하도록 했다. 그럼에도 불구하고 세포를 유도만능줄기세로로 전환하는데 두 달이 걸렸다고 한다. 콜로설의 생물과학 책임자인 에리오나 히솔리는 "우리는 이 과정을 더 효율적이고 빠르게 만들고 싶었다"고 말했다. 핵심 단백질을 코딩하는 DNA는 쉽게 제거할 수 있다고 그녀는 덧붙였다. 매사추세츠주 보스턴에 위치한 하버드 의과대학의 유전학자이자 이 연구 논문의 공동 저자인 콜로설의 공동 설립자 조지 처치는 "우리는 세계 기록으로 가장 어려운 iPS 세포 수립에 도전하고 있다고 생각한다"고 말했다. 하지만 연구팀은 코끼리 줄기세포를 확립하는 데에도 어려움을 겪고 있다. 멸종 위기 종에 대한 줄기세포 연구의 권위자인 캘리포니아 주 라호야에 있는 스크립스 연구소의 줄기세포 생물학자인 장 로랑(Jeanne Loring) 박사는 "코끼리는 매우 어려운 과제"라고 말했다. 멸종 동물 복원 프로젝트 2011년 잔 로링과 동료들은 멸종 위기 동물에서 최초로 북방 흰코뿔소(Ceratotherium simum cottoni)와 드릴 원숭이(만드릴루스 류코패우스)로부터 iPS 세포를 만들었다. 이후 눈표범(Panthera uncia), 수마트라 오랑우탄(Pongo abelii), 일본뇌조(Lagopus muta japonica) 등 멸종 위기종에서 배아 유사 줄기세포가 만들어졌지만 수많은 팀이 코끼리 iPS 세포 수립 시도에 실패했다. 콜로설의 생물과학 책임자 에리오나 히솔리가 이끄는 연구팀은 처음에 다른 대부분의 iPS 세포주를 만드는 데 사용되는 매뉴얼에 따라 아시아 코끼리 새끼로부터 세포를 재프로그래밍하려고 시도하면서 동일한 문제에 부딪혔다. 이 방법은 2006년 일본 교토 대학의 줄기 세포 과학자인 야마나카 신야(Shinya Yamanaka)가 확인한 네 가지 주요 재프로그래밍 인자를 과잉 생산하도록 세포에 지시하는 것이다. 이 방법이 실패하자 히솔리 박사팀은 다른 연구원들이 사람과 쥐 세포를 재프로그래밍하는 데 사용했던 화학 칵테일을 코끼리 세포에 처리했다. 대부분의 경우 이 처리로 인해 코끼리 세포가 죽거나 분열을 멈추거나 아무런 반응도 보이지 않았다. 하지만 일부 실험에서는 세포가 줄기세포와 유사한 둥근 모양을 띠게 됐다. 히솔리 박사 팀은 이 세포에 네 가지 '야마나카' 인자를 첨가한 다음 성공의 핵심 요소였던 또 다른 단계를 밟았다. 바로 암 억제 유전자인 TP53의 발현을 억제하는 것이다. 유도만능줄기세포 배양 연구팀은 코끼리로부터 네 개의 iPS 세포 라인을 만들었다. 이 세포들은 다른 유기체의 iPS 세포와 비슷하게 보였고, 비슷하게 행동했다. 즉, 척추동물의 모든 조직을 구성하는 세 가지 '배엽'을 형성하는 세포를 만들 수 있었다. 하지만 콜로설이 최초의 유전자 조작 아시아 코끼리를 만드는 계획은 iPS 세포를 필요로 하지 않는 복제 기술을 포함한다. 처치 박사는 새로운 세포 라인은 아시아 코끼리에 매머드 특징을 부여하는 데 필요한 유전적 변화를 식별하고 연구하는 데 유용할 것이라고 말했다. 그는 "우리는 아기 코끼리에게 넣기 전에 미리 테스트하고 싶다"고 말했다. 코끼리 iPS 세포는 수정되어 모발이나 혈액과 같은 관련 조직으로 변형될 수 있다. 그러나 이러한 과정을 확대하기 위해서는 생식 생물학 분야에서 수많은 기술 도약이 필요하다. 그 중 한 가지 방법은 유전자 조직 iPS 세포를 수정된 정자와 암컷 생식 세포로 변형시켜 배아를 만드는 것이다. 쥐 실험에서는 이 방법이 성공했다. 또한 iPS 세포를 직접 실행 가능한 '합성' 배아로 변환하는 것도 가능했다. 콜로설은 자사의 첫 번째 메머드가 2028년에 태어날 것이라고 주장했다. 히솔리는 연구원들이 코끼리 세포에 단지 50~100개의 유전자 편집을 하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 실현하능하다고 말했다. 코끼리의 임신 기간은 2년이기 때문에 배아는 2026년 말께 생성되어 자궁에 이식되어야 2028년에 매머드 탄생이 가능하다. 처치 박사는 배아 배양을 위해 일부는 iPS 세포에서 유래한 인공 자궁을 사용할 것으로 예상했다. 그는 "우리는 멸종 위기 종의 자연적인 번식을 방해하고 싶지 않기 때문에 체외 임신을 확대하려고 노력하고 있다"고 말했다.
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털매머드 부활하나?...코끼리 줄기세포 배양 성공
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NASA의 소행성 충돌 DART 임무, 우주 암석 재구성
- 과학자들은 미 우주항공국(NASA·나사)의 이중 소행성 방향 전환 시험(DART)의 목표 소행성이 충돌로 인해 모양이 바뀌었을 수 있다는 사실을 발견했다. 과학 전문 매체 스페이스닷컴은 지난 27일(현지시간) 소행성 디모포스(Dimorphos)와 충돌한 NASA의 DART 임무 결과, 충돌의 여파에 대한 새로운 조사에 따르면 이원 소행성계의 작은 구성 요소인 이 소행성은 느슨한 '잔해 더미' 구성을 보이는 것으로 나타났다고 전했다. 영국의 과학 전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 디모포스는 지구 근처 소행성 디디모스(Didymus)를 공전하는 작고 불규칙한 모양의 위성이다. NASA에 따르면 DART는 운동 충돌을 통해 우주에서 소행성의 움직임을 변화시켜 소행성 편향의 한 가지 방법을 조사하고 입증하는 최초의 임무였다. DART는 2023년 9월 26일 더 큰 우주 암석인 디디모스 궤도를 도는 소행성 디모포스와 충돌했다. 이 우주 공격의 목적은 운동 충돌이 소행성의 궤도를 더 큰 물체 주위로 바꿀 수 있는지 확인하고, 언젠가 지구와의 충돌 경로에 소행성이 떨어질 경우 이 방법을 사용하여 우주 암석을 회피할 수 있는지 검증하는 것이었다. 충돌 6개월 후, NASA는 디모포스가 더 큰 소행성 궤도를 도는 데 걸리는 시간이 33분 단축되는 등 임무가 성공적이었다고 확인했다. 충돌 후 디모포스가 디디모스 주위를 도는 데 걸리는 시간은 약 11시간 23분이 걸fuT다. 그리고 이제 새로운 연구에 따르면 이 충돌이 디모르포스의 모양에도 큰 영향을 미쳤을 수 있다. 스위스의 베른 대학교 과학자 사비나 라두칸이 이끄는 연구팀은 최첨단 컴퓨터 모델링을 사용하여 디모포스가 느슨한 잔해 더미 소행성이라는 것을 처음으로 확인했다. 이는 또한 이 소행성이 더 큰 소행성인 디디모스에서 분출된 물질로 형성되었을 수 있다는 것을 의미한다. 충돌 관측과 가장 근접하게 일치하는 시뮬레이션 결과, 디모포스는 응집력이 약하고 표면에 큰 바위가 없는 것으로 나타났다. 이 내용은 ‘네이처 아스트로노미(Nature Astronomy)’ 저널에 게재됐다. 논문에는 이 소행성의 구성과 다가오는 우주 암석으로부터 지구를 방어할 수 있는지 여부에 대한 세부 정보가 포함되어 있다. 라두칸 박사는 "DART가 디모포스에 도착하기 전에는 무엇을 기대해야 할지 몰랐다. 지구에서 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 디모포스는 제대로 관측되지 않았다. 따라서 우리는 본질적으로 디모포스 크기의 큰 바위와 같은 모 놀리 식 물체부터 응집력이 없는 잔해 더미 또는 그 사이의 모든 것을 만날 수 있었다"며 "따라서 충격 결과는 대부분의 사람들에게 놀라움으로 다가왔지만 예상된 시나리오 중 하나였다"고 말했다. 그는 "디모포스는 소행성 류구, 베누와는 구성이 매우 다르지만 충돌에 대한 반응은 매우 비슷해 보여 놀랐다"고 밝혔다. 이어 "이 모든 소행성에서 분화구는 저중력, 저응집성 체제에서 발생하며, 분화구는 발사체보다 몇 배 더 커진다고 설명했다. 또한 연구팀의 계산에 따르면, DART 충돌은 단순히 충돌 분화구를 만든 것이 아니라 디모포스를 완전히 재구성한 것으로 보인다. 연구팀의 시뮬레이션 결과, DART 충돌로 인해 디모포스 질량의 0.5%에서 1%가 분출된 반면, 질량의 8%는 재분배되어 소행성이 크게 재형성되고 표면이 다시 형성된 것으로 나타났다. 라두칸은 이러한 연구 결과는 작은 소행성의 구조적 무결성과 충돌에 대한 반응이 내부 구성과 구성 물질의 분포에 크게 영향을 받는다는 것을 시사한다고 덧붙였다. 연구팀의 연구 결과는 과학자들이 디모포스와 디디모스 소행성계를 더 잘 이해하고 태양계 내 다른 쌍성 소행성의 역학을 해부하는 데 도움이 될 수 있다. 라두칸은 "이번 연구에서 밝혀진 디모포스의 물질적 특성과 구조는 작은 달이 디디모스에서 회전 질량을 흘려보내고 재축적하여 형성되었을 가능성이 있음을 시사한다"고 말했다. 그는 "이러한 발견은 우리 태양계에서 유사한 이원계의 유병률과 특성에 대한 단서를 제공하여 형성 역사와 진화에 대한 더 넓은 이해에 기여한다"고 덧붙였다. 소행성 임무는 극도로 어려운 작업이다. 행성이나 달에 비해 상대적으로 작은 크기는 우주선 착륙과 샘플 채취에 필요한 충분한 중력이 없는 것을 의미하기 때문이다. 하지만 NASA는 최근 소행성 임무에 적극적으로 나서고 있다. 일본 우주국(JAXA)의 하야부사-2(Hayabusa-2) 임무는 2018년 소행성 류구(Ryugu)에 도달했고, 같은 해 NASA의 오시리스-렉스(Osiris-Rex) 임무는 소행성 베누(Bennu)와 만났다. 하야부사 임무는 표면에 접근하여 작은 발사체를 발사해 표면 잔해를 수집했다. 그러나 DART 임무는 기존 임무와는 차별화된다. 소행성 물질 샘플을 지구로 가져오는 것이 아니라, 고속으로 우주 암석에 충돌하여 파괴하는 것이 목표였다. 소행성과의 고속 충돌은 놀라운 수준의 정밀도를 요구한다. DART의 목표였던 디모포스는 실제로 두 개의 소행성이 서로를 도는 이중 소행성 시스템의 일부였다. 이 시스템은 '쌍성(binary)'이라고 불리며, 더 큰 디디무스와 달 역할을 하는 디모포스로 구성된다. 디디무스는 지름 약 780m(2560피트)의 아폴로 소행성으로 분류되는 근지구천체다. 이는 서울 롯데월드타워 높이의 약 2.5배 정도에 해당한다. 2022년 9월 26일, NASA의 DART 임무는 디디무스에 충돌하여 궤도를 변경하려는 시도를 성공적으로 수행했다. 디모포스에 대한 시뮬레이션은 DART의 충돌로 인해 소행성에서 매우 큰 분화구를 볼 수 있을 것으로 예상했지만 실제로는 소행성의 모양이 변경되었을 가능성이 더 높다는 것을 보여준다. 이 시뮬레이션은 약 50억kg의 소행성과 질량 580kg의 충돌이었다. 쉽게 말하면, 개미가 버스 두 대를 치는 것과 같다. 게다가 우주선은 초당 약 6km를 이동하고 있다. 소행성 디모포스의 관찰을 바탕으로 한 시뮬레이션 결과, 소행성은 이제 디디무스 주위를 이전보다 33분 느리게 공전하는 것으로 나타났다. 궤도는 11시간 55분에서 11시간 22분으로 늘어났다. 디모포스 핵의 운동량 변화도 직접적인 충격에서 예상되는 것보다 더 높아 처음에는 불가능해 보일 수 있다. 그러나 소행성은 중력에 의해 서로 결합된 느슨한 잔해로 구성되어 매우 약하게 구성되어 있다. 그 충격으로 인해 디모포스에서 많은 물질이 날아갔다. 이 물질은 이제 충격의 반대 방향으로 이동하고 있다. 이것은 반동처럼 작용해 소행성의 속도를 늦춘다. 과학자들은 디모포스에서 떨어져 나온 반사율이 높은 모든 물질을 관찰함으로써 소행성에서 손실된 물질의 양을 추정할 수 있다. 그 결과는 약 2000만kg으로, 이는 연료를 가득 채운 아폴로 시대의 새턴 V 로켓 6개에 해당한다. 모든 매개변수(질량, 속도, 각도 및 손실된 재료의 양)를 함께 결합하고 영향을 시뮬레이션함으로써 연구원들은 답에 대해 상당히 확신을 가질 수 있었다. 디모포스에서 나오는 물질의 입자 크기뿐만 아니라 소행성의 응집력이 제한되어 있고 표면이 작은 충격에 의해 지속적으로 변경되거나 모양이 변경되어야 한다는 점에 대해서도 확신을 갖고 있다. 최근 지구에 발생한 중요한 영향으로는 2013년 러시아 첼랴빈스크(Chelyabinsk) 상공에서 떨어진 유성우가 있다. 더 먼 기록으로는 1908년 시베리아 외딴 지역 상공의 악명 높은 퉁구스카(Tunguska) 충돌이 있다. 이는 6600만년 전 지구를 강타했을 때 공룡을 멸종시킨 10km 물체와 같이 대량 멸종을 일으킬 수 있는 종류의 사건은 아니지만, 첼랴빈스크와 퉁구스카는 가능성이 매우 높은 충돌이었다. 러시아 영토에 떨어진 거대한 운석 충돌인 첼랴빈스크와 퉁구스카 두 사건 모두 엄청난 규모의 에너지를 방출하며 광범위한 피해를 입혔다. 한편, DART 임무의 비용은 3억2400만 달러(약 4325억원)로 우주 임무로서는 낮은 수준이다. 개발 단계가 완료되면 지구 쪽으로 향하는 소행성의 방향을 바꾸는 유사한 임무를 더 저렴하게 발사할 수 있다. 가장 큰 변수는 경고 시간이다. DART가 디모포스에 충돌했을 때 관찰된 30분 궤도 변화는 소행성이 지구에 매우 가까울 경우 큰 효과를 기대하기 어렵다. 하지만, 태양계 외부와 같은 먼 곳에서 물체 경로를 예측하고 작은 변화를 줄 수 있다면 소행성의 경로를 지구로부터 충분히 멀어지게 할 수 있다. 미래에는 소행성 임무가 더욱 활발하게 이루어질 것으로 예상된다. 이는 과학적 관심뿐만 아니라 소행성에서 물질을 쉽게 제거할 수 있다는 점에서 민간 기업의 채굴 관심도를 높일 수 있기 때문이다.
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NASA의 소행성 충돌 DART 임무, 우주 암석 재구성
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남극, 치명적인 조류독감 상륙…펭귄 위기 임박
- 남극 대륙에 치명적인 조류독감이 최초로 발견돼 펭귄 서식지를 위협하고 있다. 과학자들은 남극 대륙에서 처음으로 발견된 조류독감으로 인해 펭귄뿐만 아니라 다른 종들도 위험에 처할 수 있다고 우려했다. 워싱턴 포스트는 27일(현지시간) 스페인 국립연구위원회(CSIC)는 지난 2월 24일 아르헨티나 기지 근처에서 죽은 두 마리 도둑갈매기에서 조류 인플루엔자 H5 아형이 확인됐으며, 이는 남극 본토에서 조류독감이 처음 발견된 사례라고 보도했다. 고립된 남극까지 조류독감 바이러스가 침투했다는 사실은 큰 충격을 안겼다. 최근 몇 년간, 강력한 전염성을 지닌 조류독감은 야생 동물과 가축 개체군을 황폐화시키며 전 세계로 확산됐다. 이제 남극까지 이 바이러스의 영향이 미치면서, 상징적인 펭귄을 비롯한 독특한 야생 동물들이 위협받고 있다. 남극의 펭귄들은 이전에 조류독감에 노출된 적이 없어서 면역력이 약한 것으로 보인다. 남미와 아프리카 펭귄들에서 발생한 발병 사례는 이러한 취약성을 더욱 명확하게 보여주고 있다. 게다가, 밀집된 무리 생활 방식은 바이러스의 확산을 더욱 촉진할 수 있다. 기온 상승으로 인해 먹이, 번식, 방어에 필요한 해빙이 줄어들면서 남극 펭귄들은 이미 멸종 위기에 처해 있다. 이에 더해 조류독감까지 겹쳐져, 보다 심각한 상황에 직면하고 있다. 최근 몇 주간, 남극에서 조류독감 의심 사례가 계속해서 발생하고 있는 것으로 남극연구과학위원회(Scientific Committee on Antarctic Research)가 보고하고 있습니다. 작년 10월에는 남극에서 약 1000마일 떨어진 버드섬에서 갈색도둑갈매기에서 바이러스가 확인됐으며, 이어진 1월에는 아르헨티나 해안의 포클랜드 제도에서 젠투 펭귄에게서 독감이 확인됐다. 남극의 펭귄과 생태계가 앞으로 어떤 운명을 맞이할지는 아직 불확실하다. 과학자들은 바이러스의 확산 경로와 영향을 파악하고 적절한 대응 방안을 마련하기 위해 계속해서 연구를 진행해야 할 것으로 보인다.
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남극, 치명적인 조류독감 상륙…펭귄 위기 임박
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새 깃털에 숨겨진 비밀, 공룡 비행 진화 밝히나?
- 전 세계 박물관 소장품인 수백 종의 조류 표본을 분석한 결과, 비행 능력은 특정 깃털 패턴에 의해 결정된다는 사실이 밝혀졌다. 이 새로운 연구 결과는 과학자들이 공룡의 비행 능력도 더 정확하게 예측할 수 있도록 도움을 줄 것으로 보인다. 호주 과학전문 매체 사이언스 얼럿(science alert)은 25일(현지시간) 전 세계 박물관에서 수집한 수백 마리 조류의 표본 분석 결과, 모든 비행하는 조류가 9~11개의 비대칭 비행 깃털을 갖고 있었다는 일관된 규칙이 발견됐다고 보도했다. 필드 자연사 박물관 고생물학자인 징마이 오코너 박사는 "새를 포함한 수각류 공룡은 지구상에서 가장 성공적인 척추 동물 계통 중 하나다. 그들의 성공적인 이유 중 하나는 비행이며, 다른 이유 중 하나는 다양한 기능을 가진 깃털 때문이라고 할 수 있다"라고 말했다. 이 연구 결과는 공룡에서 비행 능력이 두 번 이상 진화했을 지에 대한 오래된 논쟁을 해결하는 데 도움이 될 수 있다. 필드 자연사 박물관 조류학자인 요세프 키앗(Yosef Kiat) 박사는 전 세계 박물관에서 346종의 조류 깃털을 조사하면서 흥미로운 경향을 발견했다. 가장 작은 벌새부터 맹금류인 독수리까지 모든 비행 조류는 9~11개의 비대칭 비행깃털, 즉 일차깃털을 가지고 있었다. 하지만 날지 못하는 조류의 일차깃털 수는 매우 다양했다. 에뮤는 일차깃털이 완전히 없고, 펭귄은 40개나 가지고 있었다. 키앗 박사는 "현대 조류에서 발견되는 다양한 비행 스타일에도 불구하고, 모든 비행 조류가 9~11개의 일차깃털을 공유하고 있다는 것은 정말 놀라운 일이다. 또한 이 사실이 지금까지 아무도 알아차리지 못했다는 것도 놀랍다"라고 말했다. 일차깃털 수는 깃털 대칭성과 날개 비율과 함께 모든 알려진 현대 조류의 비행 능력을 정확하게 반영한다. 연구팀은 최대 1억 6천만 년 전의 화석을 조사하여 이러한 특징을 공유하는 조상 새가 어떤 종인지 파악했으며, 따라서 비행 능력이 있었을 가능성이 높다고 밝혔다. 연구 결과 35종의 멸종 조류 중 키앗 박사와 오코너 박사는 비행에 적합한 깃털을 가진 종과 그렇지 않은 종을 구분했다. 비행 능력이 있었을 가능성이 큰 종에는 초기 조류 중 하나로 간주되는 시조새(Archaeopteryx, 아르카이오프데릭스 1억5000만년 전에 존재한 것으로 여겨지는 새)가 포함된다. 시조와 조류 간의 정확한 관계에 대한 논쟁이 있지만, 새와 직접적인 관련이 없음에도 불구하고 4개의 날개를 가진 미크로랍터(Microraptors) 라는 작은 공룡도 이러한 특징을 가지고 있었다. 오코너 박사는 "과학자들은 최근에야 새만이 비행하는 공룡이 아니라는 사실을 깨달았다"라고 설명했다. 흥미롭게도 카우디프텍스(Caudipteryx)는 적절한 수의 일차깃털을 가지고 있었지만 거의 완전히 대칭적이어서 거의 확실하게 비행 능력이 없었던 것으로 추정된다. 연구진은 카우디프텍스의 조상은 비행 능력이 있었지만 이 속은 이후 비행 능력을 잃었을 가능성이 있다고 추정했다. 오코너 박사는 "우리의 연구 결과는 공룡에서 비행 능력이 한 번만 진화했음을 시사한다"라고 말했다. 이 연구는 모든 페나랍토란 그룹이 다양화되기 전 조상 종에서 비행 능력에 필요한 해부학 구조가 진화했음을 시사한다. 카우디프텍스와 같은 일부 종은 초기부터 날 수 없게 되었고, 미크로랍터와 같은 종은 비행 능력을 유지했다. 키앗 박사와 오코너 박사는 이전 연구들이 공룡의 비행 능력을 판단할 때 뼈 구조만을 고려했다고 지적하며, "비행 능력을 평가하기 위해서는 날개를 형성하는 깃털 구조를 살펴보지 않고는 불가능하다"라고 주장했다. 화석 기록에서 날개 진화의 초기 단계를 찾지 못했기 때문에, 공룡의 비행 진화에 대한 논쟁은 여전히 남아 있다. 하지만 이번 연구는 새 깃털에 숨겨진 비밀을 밝혀냄으로써 공룡의 비행 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공했다는 평을 받고 있다. 이 연구는 미국 과학아카데미 회보(PNAS)에 게재됐다. 공룡은 어떻게 날게 됐나? 한편, 학계에서는 공룡이 나는 능력을 갖게 된 것을 진화론적 관점에서 해석하고 있다. 이는 주로 조류의 조상인 일부 공룡에서 나타난다. 공룡의 나는 능력의 진화를 설명하는 주요 이론은 다음과 같다. 1) 나무 아래로 가설(Tree-down hypothesis) 이 가설은 나는 조상들이 처음에는 나무에 올라가는 능력을 발달시켰고, 이후 높은 곳에서 낮은 곳으로 뛰어내리거나 활공하면서 점차적으로 비행 능력을 갖게 되었다고 보는 관점이다. 굥룡의 깃털이 있는 팔이나 날개는 활공과 비행을 돕기 위해 진화했을 것으로 보인다. 2) 지상-위로 가설(Ground-up hypothesis) 지상-위로 가설은 초기 조류가 지상에서 달리는 동안 날개를 사용하여 추진력을 얻어, 점차적으로 비행 능력을 개발했다고 주장한다. 이 이론은 날개가 달리기, 뛰기, 혹은 먹이를 잡는 데 도움이 되는 도구로서 시작했을 수 있음을 시사한다. 3) 발달 및 행동적 적응 또한, 깃털의 발달은 처음에는 단열이나 구혼 행위와 같은 다른 기능들을 위해 발달했을 수 있으며, 이후 비행에 적합하게 진화했다는 이론도 있다. 일부 공룡의 나는 능력은 다양한 환경적 압력과 생존 전략의 결과로 여겨진다. 이처럼 학계에서는 공룡의 나는 능력의 진화를 복잡한 진화론적 '실험'의 결과로 보고 있다. 여러 종류의 공룡과 초기 조류가 다양한 방식으로 활공, 비행, 혹은 이와 관련된 행동을 시도했을 것으로 보며, 이 중 일부 전략이 성공적으로 진화하여 현대 조류의 비행 능력으로 이어졌을 것으로 추정한다. 또한 과학계에서는 이러한 가설들을 화석 기록, 비행 역학, 발달 생물학, 그리고 현대 조류의 비교 연구를 통해 지속적으로 탐구하고 있다.
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새 깃털에 숨겨진 비밀, 공룡 비행 진화 밝히나?
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2024년 지구 평균 기온, 산업화 이전 수준보다 1.5°C 상승 예상
- 2023년은 기록적으로 가장 더운 해로 확인되었으며, 이로 인해 이번 해에는 지구 연평균 기온이 산업화 이전 수준보다 처음으로 1.5°C 상승이라는 임계치를 넘어설 것으로 우려되고 있다. 실제로 작년에는 기후변화로 인해 지구의 허파이자 최대 탄소저장소 역할을 해온 아마존이 극심한 가뭄으로 인해 여러 지역에서는 화재가 발생하고, 동물들이 멸종 위기에 처하는 등 심각한 문제가 발생했다. 스페인 매체 라보즈(lavoz)는 유럽 중기예보센터(ECMWF)가 1850년 이후 기후를 측정한 결과로, 지난해가 역사상 가장 더운 해로 기록되었다고 최근 보도했다. 이 매체에 따르면, 지난해 지구 평균 표면 기온은 14.98°C에 도달해 지금까지 가장 따뜻한 해로 기록된 지난 2016년보다 0.17°C 높아져 역사상 최고로 기록됐다. 현재로서는 올해가 더울 것으로 예측되고 있다. 스페인 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC)의 기후 변동성 및 변화 그룹이 최근 발표한 데카달(10년) 예측에 따르면, 이번 해의 지구 표면 연평균 기온은 이전 기간보다 높을 것으로 예상된다. 게다가, 온실가스 배출이 계속되는 한, 다음 해에도 기온은 계속 상승할 것으로 예상된다. BSC 지구과학부의 기후 변동성 및 변화(CVC) 그룹의 기후학자들은 지구 표면 연평균 온도 상승이 산업화 이전 수준보다 1.43°C에서 1.69°C 사이로 예상된다고 예측했다. 또한, BSC의 CVC 그룹은 올해부터 오는 2033년까지 10년 동안의 기후 변화 예측을 발표했다. BSC의 수석 10년 예측 책임자인 로베르토 빌바오(Roberto Bilbao) 연구원은 "우리의 데카달(10년) 예측 시스템은 온실가스와 에어로졸 배출의 영향뿐만 아니라 기후 시스템에 내재된 자연적 변동성을 고려하여 연도별 변동과 장기적인 온난화 추세를 모두 예측할 수 있게 해준다"고 설명했다. BSC의 예측 시스템에 따르면, 향후 20년(20242028년 및 20292033년) 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 각각 1.49°C에서 1.79°C 또는 1.67°C와 1.94°C 사이에 도달할 것으로 예측된다. BSC의 아이크레아(Icrea·카탈루냐연구소)교수이자 BSC CVC 그룹 공동 리더인 마르쿠스 도낫(Markus Domat) 교수는 "특정 연도가 전년도보다 약간 더워지거나, 추워질 수 있는 연도 변동 가능성에도 불구하고, 지구 기후는 여전히 우려스러운 온난화 궤도에 있으며, 이로 인해 2015년 세계 지도자들이 파리에서 합의한 목표치를 달성하지 못할 가능성이 더 커지고 있다"고 우려했다. 지구 또는 지구 온난화는 수년에 걸쳐 생성된 지구 표면 전체의 악화된 온도 상승으로 삼림 벌채나 토양의 과잉 개발과 같은 환경에 영향을 미치는 다양한 인간 활동의 결과로 나타난다. 이러한 이유로 매년 1월 28일은 세계 이산화탄소 또는 이산화탄소 배출 감소의 날로서, 세계 지구 온난화 방지 행동의 날을 기념하고 있다. 이산화탄소는 지구의 생물학적 과정에 필수적이며, 생명의 균형과 웰빙을 유지하는 데 필요한 가스로 지구에 농축되어 있다. 그러나 최근 몇 십 년 동안 산업 사회의 활동과 관련하여 대기 중 이산화탄소 농도가 극적으로 증가하여 지구의 기후에 큰 불균형을 초래하고 있다. 이에 많은 기업들은 이산화탄소 감축을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 예를 들면, RE100과 탄소제로와 같은 활동이 있다. 'RE100'은 기업이 사용하는 전력량의 100%를 2050년까지 풍력, 태양광 등 재생에너지로 충당하는 국제 캠페인이다. 재생에너지는 석유화석연료를 대체하는 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열 등에서 발생하는 에너지를 의미한다. 이를 통해 이산화탄소 감축을 목표로 하고 있다. '탄소제로'는 기업이 모든 활동에서 발생하는 이산화탄소를 최대한 감축하고, 부득이한 절감이 어려운 부분에 대해서는 탄소배출권을 자발적으로 매입하여 궁극적으로 이산화탄소 발생을 '0'으로 만드는 것을 의미한다.
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- 생활경제
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2024년 지구 평균 기온, 산업화 이전 수준보다 1.5°C 상승 예상
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아마존 위협하는 '기후변화'...2023년 파괴적인 가뭄의 원인과 영향
- 2023년 아마존 열대우림을 강타한 가뭄은 기후 위기의 파괴적인 영향을 여실히 보여주는 사건이었다는 연구 결과가 발표됐다. 영국 매체 가디언은 2023년 아마존 가뭄은 여러 지역에서 기록된 최악의 가뭄이었으며, 과학적 규모에서 '예외적'이라는 최대치를 기록했다고 전했다. 연구에 따르면 석유, 가스, 석탄 연소로 인한 지구 온난화 배출이 없었다면 가뭄은 훨씬 덜 극심했을 것이다. 지구 온난화는 아마존 가뭄 발생 가능성을 30배 더 높아졌다. 과학자들은 자연적인 엘니뇨 기후 현상의 복귀가 더 건조한 조건과 관련이 있지만, 이번 가뭄에서 차지하는 비중은 작았다고 분석했다. 기후 위기는 전 세계적으로 극심한 날씨를 부추기고 있다. 특히 열대 우림은 이미 더 건조한 상태로 전환되는 티핑 포인트에 가까워진 것으로 생각되기 때문에 극심한 아마존 가뭄은 극명하고 우려스러운 예다. 이로 인해 세계에서 가장 중요한 탄소 저장고인 열대우림의 나무가 대량 고사하여 대량의 이산화탄소를 배출하고 지구의 기온을 더욱 상승시킬 수 있다. 기후 위기는 전 세계에 극단적인 기후 현상을 일으키고 있으며, 그 중 아마존의 심각한 가뭄은 극명하고 걱정스러운 예시로 떠오르고 있다. 이는 단순한 자연 재해가 아니라, 지구 온난화라는 암울한 그림자가 우리에게 다가오고 있음을 보여주는 절박한 외침과 다름없다. 이미 더 건조한 상태로 변화하고 있는 아마존은 기후 변화의 임계점에 도달했다. 아마존에 사는 수백만 명의 사람들이 가뭄으로 식수 부족, 농작물 실패, 정전 등의 어려움을 겪고 있으며, 강의 수위는 100년 이래 가장 낮은 수준까지 떨어졌다. 이는 단순한 불편함을 넘어, 인간의 생존을 위협하는 심각한 문제다. 가뭄은 또한 산불을 악화시키고, 높은 수온은 멸종 위기에 처한 분홍돌고래를 포함한 하천 생물들의 대량 죽음을 초래했다. 이는 단순히 지역적인 문제가 아니라, 세계 전체에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 심각한 위협이다. 브라질 산타카타리나 연방대학교 교수이자 이번 분석을 수행한 세계 기상 기여 팀의 일원인 레지나 로드리게스(Regina Rodrigues)는 "아마존은 기후 변화에 맞서는 우리의 싸움을 성사시킬 수도 있고 무너뜨릴 수도 있다"라고 말했다. 이는 단순한 경고가 아니라, 우리 미래를 결정하는 중요한 선택점에 서 있다는 것을 의미한다. 그녀는 "우리가 숲을 보호한다면 숲은 계속해서 세계 최대의 육상 탄소 흡수원 역할을 하게 될 것이다"라며 "그러나 인간이 유발한 배출과 삼림 벌채로 인해 전환점을 넘으면 엄청난 양의 이산화탄소가 배출될 것이므로, 우리는 열대 우림을 보호하고 가능한 한 빨리 화석연료에 의존하는 것에서 벗어나야 한다"고 강조했다. 네덜란드 적십자 적신월 기후 센터의 연구원이자 팀의 일원인 심피위 스튜아트(Simphiwe Stewart)는 "아마존에 살고 있는 많은 지역 사회는 이전에 이런 가뭄을 경험한 적이 없다"며 "사람들은 식량, 의약품, 기타 필수품을 얻기 위해 배를 끌고 메마른 강 위로 먼 길을 가야 했으며, 기후 변화로 지역 사회가 가뭄 심화에 대비하기 위해 정부의 적극적인 개입이 중요하다"고 지적했다. 연구팀은 1.2℃ 더 높아진 오늘날 기후와 산업화 이전 시대의 시원했던 기후에서 발생했던 가뭄을 비교 분석했다. 특히 농업 가뭄에 초점을 맞춰 낮은 강우량과 고온이 토양과 식물의 수분 증발에 미치는 영향을 조사했다. 연구 결과, 지구 온난화로 인한 강우량 감소와 아마존 지역의 극심한 열기가 결합하여 2023년 6월부터 11월까지 발생한 가뭄의 확률이 약 30배 더 높아졌다는 사실이 밝혀졌다. 엘니뇨 현상이 일부 강수량 감소에 영향을 미쳤지만, 가뭄의 주요 원인은 기후 변화로 인한 고온이었다. 2023년 극심한 가뭄은 오늘날의 기후에서 약 50년에 한 번씩 발생할 것으로 예상된다. 하지만 지구 온도가 2도 상승한다면, 이러한 가뭄은 13년마다 발생할 가능성이 높아진다. 이는 기후 변화가 아마존 지역에 미치는 심각한 영향을 보여주는 지표다. 과학자들은 최근 수십 년 동안 쇠고기와 콩 생산을 위한 열대 우림 파괴가 가뭄 악화에 큰 영향을 미쳤다고 주장했다. 초목이 사라지면 땅에 남아 있는 수분이 감소하고, 이는 토양 건조와 기온 상승을 가속화한다. 최근 데이터에 따르면 아마존 열대 우림은 전환점에 가까워지고 있으며, 그 이후에는 열대우림이 사라지고 지구 기후와 생물 다양성에 심각한 영향을 미칠 것으로 보인다. 인간의 손길이 닿지 않은 숲의 75% 이상이 2000년대 초반 이후 안정성을 잃었으며, 이는 가뭄과 산불 이후 회복하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 의미한다. 최근 데이터 분석 결과에 따르면, 아마존 열대 우림은 전환점에 가까워지고 있다. 이는 열대 우림이 사라지고 지구 기후와 생물 다양성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 위험한 상황을 의미한다. 2000년대 초반 이후 인간의 영향을 받지 않은 숲의 75% 이상이 안정성을 잃었으며, 이는 가뭄과 산불 이후 회복하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 뜻한다. 영국 에너지 및 기후 정보 부서의 가레스 레드먼드-킹(Gareth Redmond-King)은 "아마존 열대 우림은 지구의 기후를 조절하는 데 중요하지만, 남미의 이 지역은 훨씬 더 즉각적인 의미에서 영국에도 중요하다"라고 말했다. 이어 "우리가 수입하는 식품의 약 절반은 페루, 콜롬비아, 브라질을 포함한 기후 영향 핫스팟에서 나온다"며 "이들 국가는 바나나, 아보카도, 멜론 및 기타 과일은 물론 영국 가축 사료용 대두의 최고 공급업체"라고 덧붙였다. 그는 따라서 2023년 남미 농민들에게 미친 기후변화의 파괴적인 영향은 슈퍼마켓 진열대에 격차가 생기고 식품 가격이 상승한 것으로 해석될 수 있다고 강조했다. 열대 우림의 파괴는 자연재해로 인한 손실도 있지만 인위적 벌목과 개발에 의한 열대림 파괴는 더욱 심각하다. 인구증가, 경제발전, 농업개발, 공업화 등을 위한 난개발 때문인데, 최근에 이르러 열대 우림은 지난 한 해 상반기에만 서울의 6.6배가 사라졌다. 열대 우림 파괴는 자연 재해로 인한 손실도 존재하지만, 인위적인 벌목과 개발에 의한 파괴가 훨씬 더 심각한 문제다. 인구 증가, 경제 발전, 농업 개발, 공업화 등을 위한 무분별한 개발로 인해 열대 우림은 급격하게 파괴되고 있다. 최근 데이터에 따르면, 지난 한 해 상반기만 서울의 6.6배에 해당하는 규모의 열대 우림이 사라졌다. 한번 훼손된 열대 우림의 생태계는 복원하기 매우 어렵다. 열대 우림은 지상 최대 탄소 저장소 역할을 하고 지구의 허파로 불릴 만큼 중요한 생태계다. 따라서 아마존 우림을 보존하기 위해서는 전 세계적인 노력이 절실히 필요하다.
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- 생활경제
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아마존 위협하는 '기후변화'...2023년 파괴적인 가뭄의 원인과 영향
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아프리카돼지열병, 야생 돼지 떼 멸종 위협
- 아프리카돼지열병(ASF)이 야생 돼지 떼를 멸종 위기로 몰아넣고 있다. 아프리카돼지열병은 돼지에게 치명적인 바이러스로, 감염되면 돼지의 90% 이상이 사망한다. 영국 매체 더 가디언(The Guardian)에 따르면 아프리카돼지열병는 아시아, 유럽, 아프리카 전역으로 확산되고 있다. 특히 동남아시아의 보르네오섬에서는 아프리카돼지열병의 영향이 특히 심각한 가운데 2021년에 아프리카돼지열병가 보르네오섬에 도착한 이후로 수염돼지 숫자가 90~100% 감소했다. 수염돼지는 보르네오섬에서 가장 흔한 대형 포유류 종으로, 생태계 공학자로서 중요한 역할을 했다. 아프리카돼지열병로 인해 야생 돼지 떼가 멸종되면 식량 안보와 생태계에 심각한 위협이 될 것으로 우려된다. 보르네오섬의 많은 지역 주민들은 야생 돼지를 식량으로 의존하고 있다. 아프리카돼지열병로 야생 돼지 개체수가 감소하면 이들의 식량 안보가 위협받을 수 있다. 또한, 야생 돼지는 열매를 먹고 이동하면서 나무의 씨앗을 퍼뜨리는 역할을 한다. 아프리카돼지열병로 야생 돼지가 멸종되면 숲의 생태계가 교란될 수 있다. 야생돼지는 열매를 섭취하고 이동하면서 숲 속에 나무 씨앗을 퍼뜨리는 중요한 역할을 담당한다. 아프리카돼지열병으로 인한 야생돼지의 멸종은 숲의 생태계 균형에 심각한 교란을 초래할 수 있다. 이러한 사실은 과학 저널 '사이언스'를 통해 공개됐다. 연구의 주요 저자이자 세계자연보전연맹(IUCN) 야생돼지 전문가 그룹의 전 의장인 에릭 메이자드(Erik Meijaard) 교수는 보르네오에서의 카메라 트랩 조사를 통해 야생돼지의 감소 현상을 목격했다. 메이자드 교수는 "보르네오에서 카메라 트래핑 작업을 수행하는 모든 이들이 돼지의 감소를 목격했으며, 몇 년 동안 카메라 트랩에서 돼지를 발견하지 못했다"고 전했다. 메이자드 교수는 보르네오섬 외부인 말레이시아, 인도네시아, 브루나이에서 진행된 7개의 카메라 트래킹 프로그램을 모니터링하였으며, 2019년과 2020년 사이에 돼지 개체수의 급감을 확인했다. 과학자들은 아프리카돼지열병의 확산을 막기 위한 노력이 필요하다고 강조했다. 또한 야생 돼지 떼의 멸종으로 인한 식량 안보와 생태계 문제에 대한 연구와 대책 마련이 필요하다고 지적했다. 아프리카돼지열병 확산 막기 위해 노력 아프리카돼지열병의 확산을 방지하기 위한 노력이 중요하다. 아프리카돼지열병은 돼지와 돼지 제품을 통해 전파될 수 있으므로, 이들의 이동을 엄격히 관리하는 것이 필수적인 예방 조치다. 이를 위해 국경에서의 검역 강화, 국내 이동 제한, 그리고 돼지의 이동에 대한 철저한 기록 유지가 요구된다. 아울러, 아프리카돼지열병에 대한 백신 개발이 확산 방지에 크게 기여할 수 있다. 현재 백신 개발이 진행 중이지만, 아직 상용화 단계에 이르지는 않았다. 야생 돼지가 아프리카돼지열병의 주된 전파 매개체 중 하나로 알려져 있어, 야생 돼지 개체수 관리도 확산 방지에 중요한 역할을 한다. 이에 따라 야생 돼지의 포획 및 사냥과 같은 조치와 더불어 야생 돼지 서식지 관리가 실시되고 있다. 한국의 아프리카돼지열병 대응 정책 한국에서는 2021년 10월 2일 경기도 파주시에서 아프리카돼지열병(ASF)이 발생한 이후, 이 질병의 확산을 방지하기 위한 여러 대응 정책을 시행하고 있다. 이에는 발생 농가 주변에서의 돼지 이동 제한, 아프리카돼지열병이 발생한 국가로부터의 돼지 및 돼지 제품 수입 금지, 그리고 발생 농가 돼지에 대한 백신 접종이 포함된다. 또한, 한국은 야생 돼지의 포획 및 사냥을 강화하고 야생 돼지 서식지 관리를 철저히 하여 야생 돼지를 통한 아프리카돼지열병의 전파 가능성을 줄이고 있다. 이러한 정책 덕분에 한국은 철저한 방역 조치를 통해 아프리카돼지열병의 추가 확산을 효과적으로 차단하고 있다. 2022년 7월 20일 기준, 한국 내에서 발생한 아프리카돼지열병 농가는 총 8곳이며, 이 중 7곳에서는 모두 완치됐다. 아프리카돼지열병은 전 세계적으로 심각한 문제를 일으키고 있으며, 이를 막고 야생 돼지 군락의 멸종을 방지하기 위해 국제적인 협력과 노력이 필요한 상황이다.
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- 생활경제
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아프리카돼지열병, 야생 돼지 떼 멸종 위협
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알래스카 해저서 발견된 신비의 황금 구체, 그 정체는?
- 미국 국립해양대기청(NOAA)의 과학자들이 알래스카 해저에서 신비로운 황금 구체를 발견했다. 필리핀 매체 인쿼러넷(INQUIRER.NET)에 따르면, 이 구체는 금속성 노란색으로 빛나며, 자세히 보면 부드러운 질감을 가지고 한쪽에 너비 약 10cm의 구멍이 있다. 과학자들은 이것이 알려지지 않은 종의 알일 수도 있다고 추측하고 있다. 미국 국립해양대기청에서 진행한 실시간 탐사 중계에 참여한 연구원은 "이것을 어떻게 이해해야 할지 모르겠다. 크고 오래된 구멍이 있어 무언가가 들어오거나 나갔을 것 같다"고 말했다. 다른 전문가는 "무언가가 나오지 않기를 바란다"고 했다. 심해 생태학자 케리 하웰(Kerry Howell)은 황금 구체의 질감에 대해 "달걀처럼 부드럽지만, 살이 붙은 느낌이 들며 뚜렷한 해부학적 구조는 없었다"고 말했다. 그는 또 "구멍이 있어 무언가가 들어오거나 나갔을 것으로 보이지만, 내가 본 어떤 달걀과도 다르다"고 덧붙였다. 알래스카 해저에서 발견된 수수께끼 같은 황금 구체에 대한 연구원들의 추가 연구가 진행 중이다. 연구원들은 흡입 장치를 사용하여 이 황금 구체를 수집했다. DNA 검사를 통해 이 구체를 생성한 유기체를 확인할 계획이다. 과학자들은 이 황금 구체가 알일 가능성이 높다고 추정하고 있다. 그러나 구체의 크기가 10cm에 이르기 때문에, 이를 낳은 생물은 상당히 큰 크기일 것으로 예상된다. 러시아, 수중에서 좀비 바이러스 발견 한편, 러시아에서는 수중에서 좀비 바이러스가 발견되는 등 또 다른 수중 발견이 이어지고 있어 과학계를 긴장시켰다. 과학자들은 러시아 콜리마 강의 얼음 댐 아래에서 수천 년 동안 얼어있던 '좀비 바이러스'를 발견했다. 이 바이러스는 약 2만7000년에서 4만8500년 전에 얼어붙은 것으로 추정된다. 좀비 바이러스는 아메바에 감염되어, 감염된 아메바가 다른 생물체에 바이러스를 전파할 수 있다. 감염된 생물체는 의식을 잃고 움직임을 멈추며 결국 사망에 이를 수 있다. 장 미셸 클라베리(Jean-Michel Claverie) 교수는 실험을 통해 이 바이러스가 여전히 활성 상태임을 확인했다. 클라베리 교수는 "수천 년 동안 살아남은 이 바이러스는 놀라운 일이며, 기후 변화로 영구 동토층이 녹아내리면서 고대 병원균이 더 많이 방출될 수 있다"고 경고했다. 이 좀비 바이러스는 인류와 생태계에 잠재적인 위협이 될 수 있다. 클라베리 교수는 "이 바이러스가 인간에게 전염될 수 있는지는 아직 확실하지 않지만, 그 가능성을 배제할 수 없다. 만약 인간에게 전염된다면, 심각한 질병이나 사망을 초래할 수 있다"고 말했다. 좀비 바이러스는 생태계에도 위협이 될 수 있다. 이 바이러스가 다른 동물에게 전염되면, 그 동물들의 개체수 감소나 멸종을 초래할 수 있다. 과학자들은 좀비 바이러스에 대한 대응책을 마련하기 위해 노력하고 있다. 클라베리 교수는 "이 바이러스에 대한 백신이나 치료법을 개발하는 것이 중요하며, 영구 동토층이 녹는 것을 방지하기 위한 노력도 필요하다"고 말했다. 좀비 바이러스와 황금 구체 모두 인류에게 새로운 위협이 될 가능성이 있는 중요한 발견들이다. 과학자들은 이러한 발견들을 심각하게 받아들이고 이에 대응하기 위해 끊임없이 노력해야 할 것이다.
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알래스카 해저서 발견된 신비의 황금 구체, 그 정체는?
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DNA 테스트로 드러난 천산갑 밀렵 핫스팟
- DNA 테스트를 통해 멸종 위기 동물인 천산갑의 밀렵 장소가 밝혀졌다. 세계에서 가장 많이 밀매되는 포유류인 천산갑의 비늘은 일반적으로 나이지리아에서 배송되지만 대부분의 천산갑은 카메룬에서 온다. 아프리카 천산갑의 잔해를 DNA로 추적해 특정 산림 개체군을 파악했다는 보고서가 학술지 '사이언스 어드밴스(Science advances)'에 최근 게재됐다. 2012년 이후, 멸종 위기에 처한 천산갑의 밀렵 지역은 시에라리온에서 카메룬으로 옮겨졌다. DNA 테스트는 법 집행 기관이 매년 전 세계적으로 밀렵되어 불법 운송되는 천산갑의 출처를 빠르게 식별하는 데 도움이 된다. 영국 케임브리지 대학의 보존 생물학자인 샬레스 이모그로(Charles Emogor) 박사는 천산갑 밀렵의 중심지를 식별하는 것의 중요성을 강조했다. 그는 "천산갑 밀렵의 중심지를 식별하는 것은 천산갑의 감소를 억제하는 데 매우 중요하며 이 논문은 이러한 천산갑 감소를 해결하기 위해 엄청난 노력을 기울였다"고 말했다. 비늘개미핥기라고도 불리는 천산갑은 변형된 모낭에서 자라는 파충류와 같은 비늘을 가진 유일한 포유류다. 위협을 받으면 야행성 동물은 공 모양으로 굴러간다. 인간의 사냥을 피하기 위한 일종의 계략이다. 비늘개미핥기라고도 불리는 이 천산갑은 유일하게 비늘을 가진 포유류로, 위협을 받을 때 공 모양으로 구를 수 있다. 이들은 주로 전통 의학에 사용되는데, 아시아 천산갑의 부족으로 인해 다른 지역에서의 사냥이 증가했다. 비록 효과적인 치료법으로 입증되지 않았음에도 중국에서 수요가 크다. 국제 협정에 따라 국가 간 천산갑 거래가 금지되어 있지만, 홍콩 당국은 특히 흰 배 천산갑(Phataginus tricuspis) 등을 정기적으로 대량 밀수한다. 나이지리아는 천산갑 수출의 주요 허브이지만, 종의 흔적은 종종 거기서 끝나기도 한다. 유전자 추적은 종 식별에 길을 제공하지만, 개별 동물의 정확한 출처를 파악하는 것은 까다롭다. 틴스만 박사와 동료들은 천산갑의 하위 개체군에 고유한 유전 패턴을 찾기를 바라며, 9개국 현지 시장에서 수집한 111개의 천산갑 조직 및 혈액 샘플에서 게놈 서열을 분석했다. 게놈에는 약 400만 개의 작은 유전적 변이, 즉 단일 염기 다형성(SNP)이 포함되어 있어, 별개의 집단을 식별하는 데 사용된다. 컴퓨터 프로그램은 5개의 주요 모집단을 나타내는 96개의 SNP를 선택했다. 연구진은 이 96개 SNP를 통해 111개 샘플 중 87%의 출처를 평균 100km 이내에서 확인할 수 있었다. 이 SNP를 이용하여, 연구원들은 테스트 칩을 제작하고, 2012년부터 2018년까지 홍콩에서 압수된 천산갑 비늘 643개를 분석했다. 칩에는 천산갑 비늘의 샘플에 일치하는 DNA가 포함되어 있으면 빛을 발하는 작은 DNA 조각이 포함되어 있다. 다음으로, 연구팀은 이 테스트를 사용하여 2012년부터 2018년까지 홍콩에서 압수된 32개의 배송물에서 643개의 천산갑 비늘을 분석했다. 연구팀은 밀렵 활동이 처음에는 시에라리온과 가나에 집중되었다가 나중에 나이지리아로 옮겨갔다는 사실을 밝혀냈다. 2017년에는 천산갑 비늘 대부분이 카메룬에서 생산된 것으로 나타났다. 이동의 정확한 이유는 불분명하지만, 서부 지역에서 천산갑을 찾기 어려워졌거나, 법 집행 강화로 인해 밀렵꾼들이 새로운 지역으로 이동했을 가능성이 있다. 또한, 선적 기록만으로는 밀렵된 천산갑을 추적하는 데 한계가 있음이 드러났다. 홍콩 화물 기록에서 95%가 나이지리아에서 온 것으로 나타났지만, DNA 검사 결과 천산갑 비늘의 5% 미만만이 실제로 나이지리아 산이었다. 이번 연구 결과는 밀렵 압력이 가장 심한 곳에서 보존 노력을 집중하는 데 도움이 될 수 있다. 남아 있는 천산갑 규모를 파악하고 이를 효과적으로 모니터링하는 방법 등 많은 과제가 남아 있지만 지난 10년 동안 천산갑 보존에 대한 인식이 높아지면서 연구와 자금 지원이 증가했다. 연구팀은 조사 결과를 카메룬의 당국과 천산갑 보존 단체와 공유했다. SNP 테스트를 통해 법 집행 기관은 저천산갑 비늘의 출처를 빠르고 저렴하게 확인할 수 있었다. 연구팀은 밀렵이 의심되는 콩고 민주 공화국에서 더 많은 천산갑 개체수를 확인하기를 기대하고 있다.
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DNA 테스트로 드러난 천산갑 밀렵 핫스팟
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큰돌고래, '전기 감각'으로 사냥 성공률 높인다
- 우리 말로 '물돼지'라고도 알려진 돌고래, 특히 큰돌고래에 대한 흥미로운 연구 결과가 미국의 유명 매거진 스미스소니안(Smithsonian)을 통해 보도됐다. 큰돌고래는 지능이 높고 긴 주둥이를 가지고 있으며, 머리의 정수리 부분에 있는 '멜론'이라는 지방 기관을 통해 다양한 초음파를 생성하여 의사소통을 한다고 알려져 있다. 이 돌고래는 예리한 시력과 청각, 그리고 반향정위라는 고유한 음파 탐지 시스템으로 먹이를 사냥한다. 최근 익스페어리멘탈 바이올로지 저널(Journal of Experimental Biology)에 게재된 연구에 따르면, 큰돌고래는 전기펄스 감지라는 또 다른 감각을 활용하고 있는 것으로 밝혀졌다. 연구에 따르면, 큰돌고래의 주둥이에는 전기를 감지할 수 있는 '진동 구덩이'라는 보조개가 존재하며, 이는 물고기 사냥과 바다 주변 탐색에 큰 도움을 주고 있다. 더욱이, 갓 태어난 돌고래의 이 구덩이에는 수염이 있는데, 이는 기존 연구자들이 생각했던 것과 달리 중요한 기능을 할 수 있다는 새로운 관점을 제공한다. 이번 발견은 큰돌고래가 희귀한 전기 수용 능력을 가진 작은 포유류 그룹에 포함될 수 있음을 시사한다. 현재까지 이 특이한 감각을 지닌 것으로 알려진 포유류는 오리너구리와 바늘두더지 뿐이다. 반면, 상어와 같은 연골 어류 그룹은 전기장에 대한 민감성이 매우 높은 것으로 알려져 있다. 특히 일부 상어 종은 ㎠당 50억분의 1볼트 정도의 매우 약한 전류도 감지할 수 있는 능력을 가지고 있다. 해양 포유류의 이러한 능력을 테스트하기 위해, 연구자들은 조련사와 협력하여 돌리(Dolly)와 도나(Donna)라는 두 마리의 포획된 큰돌고래에게 금속 막대에 대한 전기 충격을 감지하는 방법을 가르쳤다. 이를 위해 연구원들은 맞춤형 전기장 발생기에 연결된 전극을 사용하여 다양한 강도의 전기장을 전달했다. 독일 뉘른베르크 동물원의 생물학자 팀 휘트너(Tim Hüttner)는 "이것은 인간이 청력 검사를 받는 것과 유사하며, 돌고래들은 실험에서 정확하게 반응했다"고 말했다. 도나는 더 높은 감도를 보여주었다. 도나는 ㎝당 2.4㎶ 만큼 낮은 직류(DC)를 감지할 수 있었다. 반면 돌리의 임계값은 ㎝당 5.5㎶에 그쳤다. 바이오로지스(The Company of Biologists)는 돌고래에 대한 직류(DC) 전기장 실험에 이어, 교류(AC) 전기장을 인지하는 능력도 테스트했다. 연구에 따르면, 모든 수중 유기체는 정적인 직류 장을 생성하지만, 물고기와 같은 일부 유기체는 아가미 움직임에 따라 펄스 형태의 교류 장을 생성한다고 한다. 연구 팀은 초당 1회, 5회, 그리고 25회의 펄스를 가진 다양한 주파수의 AC 전기장을 실험했다. 연구 결과, 두 돌고래 모두 DC 전기장에 대해 더 민감한 반응을 보였으나, 저주파 AC 전기장에도 잘 반응하는 것으로 나타났다. 독일 로스토크 대학의 해양 생물학자인 귀도 덴하르트(Guido Dehnhardt)는 "약한 전기장에 대한 돌고래의 민감성이 물고기를 사냥할 때, 특히 퇴적물에 숨어 있는 먹이를 찾는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다. 하지만, 큰돌고래가 이 능력을 실제로 야생에서 어떻게 활용하는지는 아직 명확히 알려지지 않았다. 이 전기 감각은 먹이 사냥뿐만 아니라, 지구 자기장의 변화를 감지해 탐색하는 데에도 유용할 수 있다. 연구팀은 앞으로 돌고래의 움직임과 이 감각 사이의 관계를 더 연구할 계획이다. 이전의 연구에서는 태양 폭풍이 일으키는 행성 자기장의 변화와 돌고래 및 고래의 대량 좌초 사이의 연관성을 제시했다. 새로운 연구는 이 현상에 대한 설명을 시작할 것으로 기대된다.
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큰돌고래, '전기 감각'으로 사냥 성공률 높인다
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화산인가 소행성인가? AI, 공룡 멸종에 답하다
- 전통적으로 공룡의 멸종 원인은 운석의 충돌과 화산 분출 같은 복잡한 요인들로 인식되어 왔다. 그러나 최근에는 인공지능(AI)을 활용한 새로운 접근 방식이 등장했다. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 미국 다트머스 대학의 연구팀이 AI를 사용해 6600만 년 전 공룡 멸종에 관한 화석 기록을 역설계하는 혁신적인 방법을 시도했다. 이 연구에서 연구팀은 복잡한 지질학적 기후 데이터를 분석할 수 있는 연결된 프로세서 네트워크를 활용하여 '사이언스(Science)' 저널에 결과를 발표했다. 연구팀은 약 130개의 프로세서를 이용해 백악기-팔레오기 멸종(K-Pg) 사건의 원인과 조건을 역추적했다. 다트머스 대학의 지구과학과 대학원생이자 이 연구의 주 저자인 알렉스 콕스(Alex Cox)는 연구의 목표가 가설이나 편견 없이 평가하는 것이었으며, 탄소 순환 모델을 적용해 최소한의 정보만으로 원인을 파악했다고 밝혔다. 콕스는 이 모델이 지질학적 기록에서 어떻게 결론에 도달했는지 보여준다고 설명했다. 이 연구에서 사용된 모델은 K-Pg 멸종 이전과 이후 약 100만 년 동안의 이산화탄소 및 이산화황 배출, 그리고 생물학적 생산성을 포함한 30만 개 이상의 다양한 시나리오를 분석했다. 마르코브 체인 몬테 카를로(Markov Chain Monte Carlo)로 알려진 기계 학습 유형을 통해 프로세서는 독립적으로 협력하여 일치하는 시나리오에 도달할 때까지 결론을 비교, 수정 및 재계산 했으며, 그 결과는 화석 기록에 보존되어 있다. 화석 기록에 담긴 지구화학적 및 유기적 잔존물은 K-Pg 멸종 당시의 격변적인 상황을 선명하게 보여준다. 이 시기는 지질학적으로 유황이 햇빛을 가리고, 공기 중에 미네랄이 가득하며, 이산화탄소로 인해 열이 가두어진 불안정한 대기로 인해 먹이 사슬이 붕괴되어 전 세계의 동식물이 대규모 멸종을 겪은 시기였다. 이러한 효과는 분명하지만, 멸종의 정확한 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 초기에는 화산 폭발로 인한 공룡 멸종 이론이 주목받았으나, 현재는 멕시코에서 발견된 수 마일 너비의 칙슬루브(Chicxulub) 충돌 분화구로 인한 소행성 충돌이 주요 원인으로 여겨진다. 화석 증거가 지구의 역사상 전례 없는 '원투 펀치' 현상을 시사하면서, 과학계의 이론이 점차 수렴하기 시작했다. 이 이론에 따르면, 소행성은 이미 인도 서부 데칸 트랩의 강력한 화산 활동으로 인해 불안정한 상태에 있던 지구에 충돌했을 가능성이 있다. 그러나 과학자들 사이에서는 여전히 이 두 사건이 공룡 대량 멸종에 어느 정도 기여했는지에 대한 의견 일치가 없다. 이에 대해 브레힌 켈러(Brenhin Keller) 다트머스 대학 지구과학 조교수 겸 이 연구의 공동 저자와 알렉스 콕스는 코드가 어떤 결과를 도출하는지 실험해보기로 결정했다. 해당 연구팀의 모델은 데칸 트랩에서 방출된 기후 변화를 일으키는 가스가 단독으로도 전 지구적인 멸종을 촉발할 수 있음을 시사한다. 데칸 트랩의 화산 활동은 칙슬루브 소행성의 충돌보다 약 30만 년 전에 시작되었으며, 이 폭발은 거의 100만 년 동안 지속되었다. 이 기간 동안 데칸 트랩은 최대 10조 4000억 톤의 이산화탄소와 9조 3000억 톤의 황을 대기 중으로 배출했을 것으로 추정된다. 브레힌 켈러는 이에 대해 "역사적으로 화산 활동이 대규모 멸종을 일으킬 수 있다는 것은 잘 알려져 있지만, 이번 연구는 환경에 미치는 영향을 증거에 근거하여 휘발성 물질의 배출량을 독립적으로 추정한 최초의 사례"라고 설명했다. 그는 이어 "우리 모델은 인간의 편견 없이 독립적으로 데이터를 분석하여 지질학적 기록에서 볼 수 있는 기후와 탄소 순환의 교란에 필요한 이산화탄소와 이산화황의 양을 결정했고, 이는 데칸 트랩의 배출량과 일치하는 것으로 나타났다"고 덧붙였다. 연구팀의 모델은 칙슬루브 충돌 당시 심해에서 유기 탄소의 축적이 급격히 감소한 사실을 밝혀냈다. 이는 소행성 충돌이 다수의 동식물 종의 멸종을 초래했을 가능성이 크다는 것을 의미한다. 또한, 기록에 따르면 매머드급 운석이 유황이 풍부한 표면과 충돌했을 때, 대기 중으로 유황(단기 냉각 효과를 가진)이 대량으로 방출되었을 가능성이 있으며, 이와 연관된 기온 하락의 흔적이 발견된다. 소행성 충돌은 탄소와 이산화황을 방출했을 가능성이 높지만, 모델은 이 두 가스의 방출이 그 당시 급격히 증가하지 않았음을 발견했다. 이는 소행성 충돌이 멸종에 기여한 주요 원인이 가스 방출이 아니었을 가능성을 시사한다. 콕스는 현대 맥락에서 볼 때, 2000년부터 2023년까지 화석 연료의 연소로 인해 연간 약 160억 톤의 이산화탄소가 대기 중으로 배출되었다고 언급했다. 이는 데칸 트랩에서 과학자들이 추정하는 최대 연간 배출량보다 약 100배 더 많은 양이다. 콕스는 현재의 이산화탄소 배출량이 고대 화산에서 방출된 총량과 일치하기까지 여전히 수천 년이 소요될 것이라고 언급했다. 이는 자체적으로 매우 놀라운 사실이다. 그는 "우리 연구의 결과가 물리적으로 타당하다는 것이 가장 고무적인 부분이며, 이는 모델이 강력한 사전 제약 없이도 기술적으로 완벽하게 실행될 수 있음을 시사한다"고 말했다. 또한, 연구팀은 프로세서를 상호 연결하여 대규모 데이터 세트의 분석 시간을 몇 달 또는 몇 년에서 몇 시간으로 대폭 단축하는 데 성공했다. 이는 과학적 연구의 효율성과 속도를 혁신적으로 개선한 사례로 볼 수 있다 콕스는 "이와 같은 유형의 병렬 역전 과정은 지구 과학 모델링 분야에서 이전에는 시도된 적이 없었다"고 언급했다. 그는 이어 "우리의 방법론은 수천 개의 프로세서를 동원할 수 있어, 훨씬 더 광범위한 솔루션 공간을 탐색할 수 있으며, 인간의 편견으로부터 크게 자유롭다"고 설명했다. 그는 또한 "지금까지 우리 분야의 전문가들은 우리가 도달한 결론보다는 이 새로운 방법론에 더 매료되어 왔다"라고 말했다. 콕스는 "지구 시스템에 대해 우리가 결과는 알지만 원인은 모르는 경우가 많으며, 이러한 시스템은 역전될 가능성이 높다. 출력에 대한 더 나은 이해는 그 결과를 초래한 입력을 더 정확하게 특성화하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다.
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화산인가 소행성인가? AI, 공룡 멸종에 답하다
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바나나, 멸종 위기…캐번디시 '파나마병 TR4' 남미 확산
- 세계적으로 가장 많이 소비되는 캐번디시 바나나가 멸종 위기에 직면했다. 영국 매체 조(JOE)에 따르면, 캐번디시 바나나를 위협하는 파나마병 TR4가 최근 남아메리카에서도 발견됐다. 파나마병 TR4는 토양에서 서식하는 곰팡이로, 식물의 혈관계를 공격하여 식물의 시들게 한다. 이 병균은 이미 아시아, 아프리카, 중동, 호주, 중앙 아메리카에서 카벤디시 바나나를 감염시켰다. 캐번디시 바나나는 전 세계 바나나 생산량의 약 47%를 차지하는 품종으로, 영국에서만 연간 50억 개 이상이 소비된다. 캐번디시 바나나는 비교적 저렴한 가격과 달콤한 맛으로 많은 소비자들에게 사랑받고 있다. 유전자 변형 기술로 저항력 향상 연구 과학자들은 유전자 변형 기술을 활용하여 캐번디시 바나나의 병에 대한 저항력을 향상시키기 위한 연구를 진행 중이다. 퀸즐랜드 과학기술대학(QUT)의 연구팀은 QCAV-4라는 유전자 변형 캐번디시 바나나를 개발하고 있다. QUT의 제임스 데일 교수는 "캐번디시 바나나의 수출 시장이 심각하게 영향을 받기 전에 해결책이 마련될 것이라고 확신한다"고 말했다. 그러나 현재 유전자 변형 기술은 아직 상용화 단계에 이르지 못했으며, 캐번디시 바나나를 대체할 수 있는 새로운 품종 개발에도 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 만약 캐번디시 바나나가 멸종될 경우, 식품 공급망에 큰 혼란이 발생할 것으로 우려된다. 바나나는 전 세계에서 가장 많이 소비되는 과일 중 하나로, 바나나를 주 원료로 사용하는 다양한 제품들 또한 이에 영향을 받을 수 있다. 한국 바나나 소비량 한국에서 바나나는 과일 중에서 가장 많이 소비되는 품목 중 하나다. 2022년 기준, 우리나라의 바나나 소비량은 약 100만 톤으로, 이는 전세계 바나나 소비량의 약 1%에 해당하는 규모다. 국내에서 소비되는 바나나는 주로 에콰도르, 필리핀, 콜롬비아 등에서 수입되는 캐번디시 바나나다. 파나마병 TR4가 국내에 유입될 경우, 캐번디시 바나나 의존도가 높은 국내 바나나 산업에 큰 타격이 예상된다. 정부는 파나마병 TR4의 국내 유입 방지를 위해 검역 강화 등의 조치를 취하고 있다. 또한, 캐번디시 바나나를 대체할 수 있는 새로운 바나나 품종을 개발하기 위한 연구도 진행하고 있다.
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바나나, 멸종 위기…캐번디시 '파나마병 TR4' 남미 확산
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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
- 지구의 자전축 기울기가 약 80cm(약 31.5인치)나 또 어긋난 것으로 밝혀졌다. 최근에 '지구의 기울기'가 다시 화제가 되고 있는 가운데, 과학자들의 조사에 따르면 지구의 기울기 변동이 가속화되어 31.5인치(약 80 센치)나 변경된 것으로 확인됐다. 이 데이터는 2023년 6월 지구과학 저널 「지구물리학 연구 레터(Geophysical Research Letters)」에 게재된 연구에 따른 것으로, '지하수의 과도한 채취'가 지구 기울기의 주요 원인으로 보고됐다. 또한 이 연구에서는 "지구의 기울기 변화와 전 세계적인 해수면 상승(약 0.24인치 또는 약 6mm) 간에 연관성이 있다"고 지적했다 지구 자전축의 변화가 세계 해수면에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지하수 채취가 왜 자전축의 기울기에 영향을 주는지, 그리고 자전축의 기울기가 31.5인치로 커진 것이 실제로 얼마나 큰 문제인지에 대해 정리했다. 먼저 자전축의 기울기는 지구에 어떤 영향을 미칠까. 자전축의 기울기는 지구를 특징짓는 특징 중 하나다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절이 발생하는 지역이 있으며, 북극과 남극에서는 궁극적으로 극야(위도 66.55도 이상인 극지방에서 겨울철에 해가 뜨지 않고 밤만 계속되는 기간)와 극주야(?)/백야(해가 지지 않아 밤에 어두워지지 않는 현상)가 존재한다. 이 현상을 놀이기구를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 자전축이 공전 궤도에 수직이라면, '틸트 어 휠(Tilt-a-Whirl)' 놀이기구처럼 어느 북반구나 남반구에서도 일년 내내 일정한 일조 시간을 가지며, 태양의 궤도 위치가 항상 같아 시간의 흐름에 따른 변화가 없을 것이다. 이와 같은 상황은 북극점과 남극점에서도 동일한 상황이 지속될 것이다. 하지만, 지구는 기울어져 있기 때문에 '틸트 어 휠' 내부에 있는 것처럼 중심(태양)이나 수평선에 가까워질 때도 있고 멀어질 때도 있다. 우리가 평소에 단단하다고 느끼는 지구의 안정성은 실제로는 그렇지 않다. 지구의 지각은 주로 단단한 암석으로 구성되어 있으며, 대부분의 지역에서는 약 40킬로미터(약 25마일)의 깊이에 이른다. 1 평방피트(약 930㎠) 크기의 지표면 아래 40킬로미터 깊이의 지각 부분은 부피로 따지면 대략 1만1000톤으로 추정된다. 이것은 2012년 티레니아 해에서 전복된 호화 여객선 코스타 콘코르디아(약 11만4000톤)의 무게와 거의 비슷하며, 이 배를 원래의 상태로 세울 수 있는 무게와 동일하다. 그러나 태양계 내에서 밀도가 가장 높은 행성인 지구에서도 40킬로미터 두께의 지각은 지구 지름의 0.33% 정도에 불과하며, 1만1000톤은 지구의 총 질량인 5.972 ×10²⁴kg에 비하면 미미하다. 지구를 M&M 초콜릿 한 알로 비유하면, 얇은 설탕 코팅 부분이 지각에 해당한다. 그렇다면 과도한 지하수 채취는 어떤 문제를 야기할까. 지각 위에는 바다가 있고, 지각 바로 아래에는 광대한 지하 담수층이 있다. 그 아래에는 유동성 있는 암석을 포함한 맨틀이 있으며, 외피 아래의 외부 핵은 액체이다. 현재 지구의 내부 핵은 고체라는 주장이 유력하다. 최근 발표된 지하수 관련 논문에서는 특정 현상에 대한 조사가 진행되고 있다. "지하수를 얻기 위해 지하 또는 지각 내에 저장된 물을 얻으려고 구멍을 뚫으면 갑자기 지구 외부의 일부 무게가 크게 가벼워지며, 지구 전체의 균형 유지에 매우 간단한 형태로 영향을 미치게 된다"는 설명이다. 볼링 공이나 회전하는 스피너 외부에만 구멍을 뚫는다면 어떤 변화가 일어나는지 상상해보자. 볼링공은 여전히 회전은 가능하겠지만, 원래의 회전과는 달리 불규칙한 방식으로 회전할 것이다. 게다가 지구에는 대량의 물과 용해된 금속이 있으므로, 이러한 물질들이 새로운 회전 방향에 영향을 받아 추가적인 회전 특성을 나타낼 수도 있다. 지구의 기울기는 '자전축 기울기'라고도 하며, 약 4만 1000년마다 22.1도에서 24.5도 사이로 변동한다. 지구의 위도 1도당 거리는 대략 111.11킬로미터(약 69마일)이기 때문에, 80cm의 변화는 사실상 크게 중요하지 않다고 볼 수 있다. 이 논문은 지구의 기울기에 영향을 미치는 특정 요인에 집중하고 있다. 중요한 것은 이 변화가 자연적인 변동이 아닌 인간의 활동에 의한 결과라는 점이다. 인류는 약 4만 1000년 전부터 존재했지만, 그 당시 인간은 지하수를 채취하기 위해 지각을 깊게 파지 않았다. 반면, 정화된 물을 위한 우물의 역사를 살펴보면, 약 9000년 전 신석기 시대의 시리아 텔 사비 아비아드(Tell Seker al-Aheimar) 유적에서 발견된 것이 가장 오래된 것으로 기록되어 있다. 과도한 지하수 채취 문제는? 미국 지질 조사국(USGS)에 따르면 지표면 아래의 수층은 세계의 강과 호수의 수백 배 이상의 물량을 포함하고 있다. 여기서수층은 지하수를 저장하는 암석과 퇴적층을 의미한다. 이 지하수는 지구의 다양한 지역(사막 포함)에서 볼 수 있지만, 접근이 어렵거나 정화 처리가 필요한 경우가 많다. 지하수는 지표면 근처에 위치하며, 단지 몇 시간 정도만 축적되었을 수도 있고, 지하의 매우 깊은 곳에서 몇 천 년 동안 존재했을 수도 있다. 미국 과학·공학·의학 아카데미와 애리조나 주립 대학교의 '과학과 기술의 이슈(Issues in Science and Technology)' 간행물에 따르면, 호수와 강의 담수 부족 때문에 인간은 지하수를 채취하기 시작했다. 이러한 지하수는 음용, 관개, 그리고 광물 채굴 등 여러 목적으로 사용되고 있다. 그렇지만 지하수의 과도한 채취는 자연 환경과 습지에 큰 피해를 준다. 이는 땅이 건조해지는 것뿐만 아니라 토양의 붕괴, 야생동물과 물고기, 나무에 대한 부정적 영향, 그리고 일부 종의 멸종 위험을 가져온다. 더욱이, 최근의 연구에서는 지하수 채취가 지구의 기울기에도 영향을 주고 있음이 밝혀졌다. 지구 기울기가 변한 다른 요인 지구는 완벽한 균형을 가진 공이나 볼링 공처럼 완벽하게 균형 잡힌 상태를 유지할 필요가 없다. 사실, 과학자들은 '테이아(Theia)'라는 천체가 원시 지구와의 충돌로 인해 지구가 기울게 되어 자전하게 되었다는 가설을 제기하고 있다. 이 충돌에 의해 원시 지구에서 분리된 부분이 달이 되었다고 추측하고 있다. 당시 충돌로 인해 원시 지구의 한 쪽에는 커다란 스위스 치즈 같은 크레이터가 생겨나, 그 결과 회전 축이 변화했다고 본다. 그 이후로 지구의 자전축이 다시 원래대로 돌아온 적은 없다. 지구와 같은 행성은 자전으로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 거의 완벽한 구형에 가까운 형태로 변화한다. 이 개념은 '정적압력 균형'이라고 불린다. 사실, 거의 완벽한 구형에 가까운 형태는 행성이나 천체의 기본적인 특성 중 하나이다. 이를 고려하면 '테이아'라는 천체의 충돌 이전의 울퉁불퉁한 지구는 자전 활동이 회복되기 전까지 '행성'으로 간주되지 않았을 수도 있다. 지구의 자전축 기울기는 지구의 구 형태를 유지하는 데 영향을 미치지 않는다고 여겨진다. 지구의 정적압력 균형은 이러한 기울기와 상관없이 각 행성의 자전 현상에 의해 결정되기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)은 2018년 "20세기에 지구의 기울기 변화를 초래한 3가지 주요 원인을 확인했다"고 보고했다. 나사에서 파악한 원인은 '그린란드의 얼음 해빙', 빙하의 이동 또는 해빙으로 인해 얼음의 무게가 사라져 지각이 서서히 상승하는 '빙하성 반동', 그리고 '맨틀 대류'이다. 맨틀 대류는 지각 아래에 있는 유동성 있는 암석 성분이 가열되어 상층으로 이동하고 표면 근처에서 냉각되어 밀어내는 운동이다. 온도가 다른 암석의 밀도가 서로 다르기 때문에 중심을 뒤흔드는 것. 한편, 과학자들은 지구의 기울기가 많은 다른 요인에 의해 변동된다는 사실을 알고 있지만, 이러한 요인을 동시에 연구하는 단계는 아직 확립되지 않았다고 말했다. 2020년 논문에서 과학자들은 "지구는 내부에서부터 외부로 이르기까지 다양한 시간 스케일에서 연속적인 변화가 진행 중이기 때문에 이러한 동적 매개변수는 모두 안정된 값을 갖지 않으며 시간이 지남에 따라 변화한다"고 지적했다. 또한 "이러한 변동은 상대적으로 작기 때문에 최근까지 관측하기 어려웠다"면서 "앞으로 몇 년 안에 지구의 기울기 변화가 특정 요인에 의해 크게 변할 것이라는 뉴스를 자주 접할 가능성은 낮을 것으로 생각된다"고 밝혔다.
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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
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