[표지로 읽는 과학] 40억년간 '진흙'이 바꾼 지구의 풍경 - 동아사이언스

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사이언스 제공

이번주 ‘사이언스’ 표지는 아이슬란드의 마카피요트 강의 모습이 차지했다. 마치 혈관처럼 보이는 복잡한 강의 모습은 막대한 양의 퇴적물이 인근 바다로 향하는 과정에 강바닥에 퇴적되면서 만들어졌다. 전세계 대부분의 강이 많든 적든 퇴적물을 바다로 실어 나르고 일부를 강 바닥과 주변에 퇴적시키며 흐르고 있다. 이렇게 쌓인 퇴적물은 물과 섞여 ‘진흙’을 이루고, 진흙이 쌓인 곳은 갯벌과 범람원, 삼각주같은 독특한 최적 지형을 형성한다.

자연에서 흔히 관찰할 수 있는 평범한 소재인 진흙을 과학과 과학사, 환경학의 눈으로 다시 본 특별기획이 이번주 사이언스의 커버스토리를 장식했다. 사이언스는 종합 과학학술지이면서 동시에 과학잡지로, 새로운 연구 논문 외에 특정 주제의 기사나 리뷰논문, 기고 등도 커버스토리로 다룬다.

진흙은 40억 년 역사를 지닌 물질이다. 지구에 물이 풍부해지면서 자연스럽게 진흙도 지구에 등장했을 것으로 추정된다. 하지만 30억 년 전 육상에 식물이 등장하면서 본격적으로 대량으로 만들어지고 퇴적됐다. 식물은 육상의 암석을 더 효과적으로 풍화시켜 작은 입자로 만들었으며, 강의 식물은 유속을 느리게 해 퇴적물 입자의 하강 속도를 낮췄다. 결과적으로 진흙이 안정적으로 퇴적돼 쌓일 수 있는 여건을 제공했다. 쌓인 진흙은 압력에 의해 단단하게 굳어 암석이 됐고 오늘날 지질학자들에게 지구의 지질학 역사와 고생물 역사를 알려주는 원천이 됐다.

하지만 진흙은 인류의 번성과 더불어 다시 한번 변혁을 맞고 있다. 약 5000년 전부터 가속화된 산림 파괴와 개간으로 육지 침식이 급격히 늘었다. 강과 계곡으로 더 많은 퇴적물이 유입됐다. 도시화 역시 일부 강의 퇴적물을 늘리는 결과를 가져왔다. 2020년 학술지 ‘사이언스 불리틴’에 발표된 연구 결과에 따르면 남미 지역에서 2000~2010년 사이에 특히 많은 퇴적물 증가가 확인됐다.

삼각주 역시 교란이 일어났다. 전세계 1만1000개 삼각주를 조사한 네덜란드 위트레흐트대의 1월 ‘네이처’ 논문에 따르면, 이런 변화 때문에 전세계 삼각지의 9%가 1985~2015년의 30년 동안 면적이 줄었고 14%는 늘었다. 전세계적으로 삼각지는 매년 경기도 안양시 면적과 비슷한 54km2씩 늘고 있는 것으로 나타났다.

반면 강 곳곳에 지어진 댐과 제방은 퇴적물의 속도를 늦추고 양을 줄이는 효과를 가져왔다. 특히 황허나 양쯔강, 인더스 강 등 아시아 지역의 강에서는 퇴적물의 양이 극단적으로 줄었다. 사이언스에 따르면, 전세계 193대 강에서 퇴적된 퇴적물의 양은 약 21% 감소했다. 그 결과 범람원이나 갯벌의 형성이 줄어드는 부작용이 나타났다.

산업시대에 이르러서는 중금속 등 오염물질이 함유된 진흙이 새로운 문제를 낳고 있다. 캔으로 널리 활용되는 알루미늄 생산 공정 때문에 전세계에서는 알루미늄이 함유된 붉은 진흙이 매년 1억5000만t씩 만들어지고 있다. 지금까지 축적된 이런 진흙이 전세계에는 30억t 있는 것으로 추정된다. 과학자들은 이들을 정화하거나 반대로 자원으로 활용할 방법을 연구 중이다.

생물학자들은 진흙에서 새로운 연구 주제를 찾고 있다. 진흙에 사는 생물을 통해 산소가 부족한 환경에 적응한 생물학적 비밀을 밝히는 연구가 대표적이다. 갯벌과 삼각주 등 진흙 지형이 기후변화에 미치는 영향도 연구되고 있다.