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과학자들은 지구 환경 시스템의 현재 변화를 이해하기 위한 기술을 계속 다듬고 있지만 지구의 먼 과거는 그러한 이해를 심화시키는 데 중요한 정보도 제공합니다. College of Nebraska-Lincoln 과학자 Matt Joeckel과 동료들의 지질학적 연구는 그러한 정보를 제공합니다.
최근 수십 년간의 과학적 연구는 지구 탄소 순환의 주요 변화가 1억 3,500만 년 전 백악기 초기에 지구의 대기와 해양에 상당한 변화를 일으켰다는 것을 확인했습니다. 그 시대의 기후 변화 역학의 세부 사항에 대해 다양한 질문이 남아 있습니다. 유타 시더 마운틴 층(Cedar Mountain Formation)의 암석 지층에 대한 광범위한 화학 및 방사능 기반 분석을 포함하는 이 새로운 연구는 그러한 탄소 순환 이동이 고대 북미의 육지에서 기록되었음을 확인함으로써 지식 격차를 메우는 데 도움이 됩니다.
탄소 순환은 지구의 근본적인 환경 현상 중 하나로서 대기, 해양 및 살아있는 유기체뿐만 아니라 단단한 지구의 토양, 퇴적물 및 암석 사이에서 지속적인 탄소 이동을 포함합니다. 주기는 육지와 바다 생물의 생물학적 과정에 매우 중요합니다. 주기의 대규모 변화가 발생하면 기후와 해양의 생물학적 조건에 큰 변화를 일으킬 수 있습니다.
“우리는 지구 탄소 순환이 과거에 어떻게 기능했는지, 전 세계의 퇴적암에 어떻게 변화가 기록되었는지를 연구하고 있습니다.”라고 Nebraska 천연 자원 학교의 Joeckel 교수는 말했습니다. 그와 그의 동료들이 분석한 환경 현상은 “사람들이 화석 연료를 태움으로써 훨씬 더 빠른 속도로 대기 중으로 이산화탄소 유입을 증가시키기 때문에 오늘날 우리가 이야기하고 있는 것과 정확히 일치합니다.”
네브래스카 주 지질학자인 조켈(Joeckel)은 유타 현장 조사를 이끌고 연구를 조직하여 저널 2월 특별호에 동료 검토 논문으로 게재했습니다. 지구과학.
지난 20년 동안 Joeckel과 몇몇 동료들은 뛰어난 공룡 화석으로 알려진 유타 남동부의 Cedar Mountain Formation의 다양한 지질학적 측면을 연구했습니다. 과학자들이 최근 탄소 순환 연구를 수행한 가파른 150피트 경사는 Utahraptor Ridge로 알려져 있으며, Jurassic Park 영화를 통해 영화 관람객에게 친숙한 사나운 이족 보행 포식자인 랩터가 발견된 곳의 이름을 따서 명명되었습니다.
탄소 순환 변화가 발생했는지 여부를 확인하기 위해 과학자들은 두 탄소 동위원소의 주요 변화에 대해 암석에 포함된 극소량의 유기 탄소를 분석합니다. 과학자들이 시간이 지남에 따라 동위원소 비율의 현저한 증가 및 감소를 발견하면 탄소 순환이 분명해집니다. Joeckel과 그의 동료들은 초기 백악기 동안 주요 동위 원소 비율의 변화를 나타내는 곡선에서 두 개의 뚜렷한 피크에 대한 증거를 발견했습니다. 이 발견은 유타 지역이 육지에 있지만 유럽의 해양 퇴적암에서 기록된 것과 동일한 주요 탄소 순환 변화를 경험했음을 나타냅니다.
많은 지질학자들은 이 고대 탄소 순환 현상을 “Weissert Occasion”라고 부르며, 이는 남반구에서 크고 지속적인 화산 폭발로 인해 발생했습니다. 이러한 분출은 대기 중 이산화탄소 수준을 크게 증가시켜 장기간에 걸쳐 상당한 온실 기후 효과를 일으켰습니다.
가장 큰 불확실성은 고대 해양 퇴적물에 기록된 탄소 순환 변화가 육지 퇴적물에도 기록되었는지 여부였습니다. Joeckel과 그의 동료들의 연구는 그런 일이 일어났음을 강력히 시사합니다.
이러한 탄소 동위원소 변화에 대한 유타 샘플을 분석하는 것은 도전적인 과학적 노력이었다고 Nebraska 주 보존 및 조사 부서의 책임자인 Joeckel은 말했습니다.
“우리는 주먹 크기의 퇴적암 샘플에서 매우 힘들게 분리해야 하는 미량의 유기 탄소에 대해 이야기하고 있습니다.”라고 그는 말했습니다. 이러한 복잡한 작업은 “숫자를 생성할 수 있는 지점에 도달하기 위해 전화번호부 전체 더미를 손으로 살펴보고 많은 숫자를 생성해야 하는 것과 같습니다. 실험실에는 많은 노력이 필요합니다. 할 필요가 있다.”
탄소 순환 변화의 정확한 연대를 측정하기 위해 과학자들은 광물 지르콘의 미세한 결정도 분석했습니다. 이 결정체는 “암석에 실제로 나이를 표시하는 방법이기 때문에 중요하다”고 Joeckel은 말했습니다. 화산에서 생성된 지르콘 결정은 분출 후 “사방에 퍼져 있는 거의 파괴되지 않는 정보의 보고”입니다.
이 논문에 대한 Joeckel의 공동 저자는 아칸소 대학의 Celina Suarez와 Garrett Hatzell입니다. 캔자스 대학교의 Noah McLean, Andreas Möller, Marina Suarez 및 Joseph Andrew; Kansas Geological Survey의 Gregory Ludvigson과 Spencer Kiessling; Utah Geological Survey의 James Kirkland.
Joeckel은 이 프로젝트가 하나의 학문으로서의 지질학이 어떻게 새로운 통찰력을 계속해서 드러내는지 보여주고 있다고 말했습니다.
“어떤 면에서는 지질학자들이 전통적으로 상정한 것처럼 과거가 현재의 열쇠가 아니라 그 반대일 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “우리가 고대 탄소 순환과 고대 지구 변화를 더 잘 이해할수록 오늘날 일어나는 일을 더 많이 이해할 수 있습니다.”
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