빙하시추는 과학적 연구를 위해 빙상에서 약 10 cm 지름을 갖는 원통형의 얼음 샘플을 추출하는 방법이에요. 빙하시추의 역사는 20세기 초로 거슬러 올라가요.
1940년대와 1950년대에 그린란드와 남극에서 최초의 빙하 코어가 시추되었죠. 이 초기의 빙하코어는 길이가 불과 몇 미터에 불과했지만, 그것들은 지구의 과거 기후와 대기 구성을 처음으로 볼 수 있게 해주었어요.
빙하코어 연구의 선구자 중 한 명은 덴마크의 과학자 윌리 단스가드(Willi Dansgaard)로, 1970년대에 수소와 산소의 동위원소를 이용하여 빙하 코어의 연대를 측정하는 방법을 개발했어요. 이 획기적인 발견은 지구의 기후에 대한 보다 상세한 연구를 위한 길을 열었고, 빙하코어를 기반으로 한 최초의 포괄적인 기후 기록으로 이어졌어요.
1970년대에 덴마크, 스위스, 미국이 참여한 그린란드 빙상 프로젝트인GISP가 시작되었는데, 1971년 그린란드 남부의 Dye-3를 시작으로 1981년 2000 m의 빙하를 시추하는데 성공했고, 이후 그린란드 중앙의 summit 지역 빙상에서 빙하를 뚫는 것을 목표로 하는 미국의 GISP2 project와 유럽의 GRIP project로 이어지지요.
GRIP빙하코어의 동위원소와 다양한 대기 성분에 대한 연구는 10만 년 전의 기후 변화에 대한 상세한 기록을 제공하지요. 1992년에 발굴된 GRIP 코어의 산소 동위원소 비율 분석 결과를 통해 그린란드에서 마지막 빙하기 동안 급격한 기후 변화가 발생했음을 알 수 있었어요. 이런 일은 과거에 20번 이상 일어났는데, 나아가 따뜻한 시기와 추운 시기가 번갈아 반복되는 것도 분명해졌어요. GRIP 코어의 바닥 근처에서 산소 동위원소 비율이 급격하게 변동했는데, 처음에는 그린란드의 마지막 간빙기 동안 반복된 격렬한 기후 변화로 해석되었어요.
GRIP 이후에 진행된 GISP2는 GRIP 코어에서 발견한 결과를 뒤집는 결과를 남겼어요. 처음에는 GRIP 코어의 바닥 근처에서 산소 동위원소 비율이 급격하게 변동했다는 사실에 근거하여 그린란드의 마지막 간빙기 동안 심각한 기후 변화가 반복되었다는 가설이 제기되었지요 (Dansgaard et al., 1993). 그러나 GRIP 코어의 샘플링 포인트에서 불과 30km 떨어진 곳에서 시추된 GISP2 코어의 심층부의 산소동위원소 데이터가 GRIP 코어의 데이터와 일치하지 않음이 밝혀졌어요. 환장하겄네. 두 코어 모두 빙상 바닥의 접힘에 의해 얼음층 구조가 교란된 것이 명백해져 최종 간빙기에 심각한 기후변화 영향이 있었다는 해석이 부정확할 수 있음을 시사했지요.
출처: Steffensen et al., 2008. Science
GISP2 재구성은 상대적으로 오래되었어요. 최근 연구들은 홀로세 동안 온도와 δ18O 사이의 관계를 바꾸는 가설과 GISP2 지점의 만년설의 고도 변화를 가장 잘 설명하는 방법에 대해 의문을 제기했어요. GISP2 재구성은 홀로세 동안 δ18O과 온도 사이의 관계를 2배로 변화시키는 반면, 더 최근의 재구성은 변하지 않지요. 이러한 차이의 원인을 밝히기 위해 두 연구 그룹이 힘을 모은 NGRIP 빙하코어 시추로 이어지게 되지요.
NGRIP은 마지막 간빙기인 임간빙기(Eemian)의 얼음 채취를 목표로 했으나 빙상 바닥이 녹아 그 당시의 얼음을 발굴할 수 없었어요.
그래서 다시 덴마크를 중심으로 우리나라를 포함한 14개국이 힘을 모아, 그린란드 북서쪽에서 NEEM 프로젝트를 진행하게 되었어요. NEEM 프로젝트는 마지막 간빙기 전체를 조사할 수 있는 빙하를 시추했고, NEEM 현장에서 바닥 용융(melting)과 얼음의 접힘(folding)을 연구했어요.
북그린란드에서는 마지막 간빙기가 시작되기 약 126,000년 전에 가장 따뜻했으며, 기온은 지금보다 약 8°C ± 4°C 높았던 것으로 조사되었지요. 또한, 12만 8천 년 전에서 12만 2천 년 전 사이의 6000년 동안, 빙상의 두께는 400m 감소했고, 12만 2천 년 전에는 빙상의 표면 고도가 현재보다 130m 더 높았어요. 이로부터 그린란드에서는 무더운 여름에도 빙상이 녹는 일은 극히 드물지만, NEEM 빙하코어에서 채취한 메탄가스와 희귀가스의 분석 결과로 마지막 간빙기(The Eemian) 동안 빙상 표면이 녹았다는 것을 알아냈지요. 그린란드의 중심핵이 이 온도 상승 상태를 유지했다는 사실은 남극의 빙상이 마지막 간빙기 동안 줄어들었고 해수면 상승에 상당한 기여를 했다는 것을 시사하지요.
최근 몇 년 동안, 빙하시추는 새로운 시추 기술과 분석 방법의 발전으로 훨씬 더 정교하고 정밀한 과학이 되었어요. 예를 들어, 빙하 코어는 이제 온실 가스, 오염 물질, 심지어 미생물을 포함한 광범위한 지표에 대해 분석될 수 있고, 이것은 지구의 과거 기후, 대기, 그리고 환경에 대한 우리의 이해를 단지 수십 년 전에는 가능하지 않았던 방식으로 넓혀지게 되었지요.
결론적으로, 빙하시추는 지구의 과거 기후, 대기, 그리고 환경을 이해하는 데 중요한 도구입니다. 그린란드와 남극 대륙에서의 초기 개척 노력부터 오늘날의 정교한 얼음 코어 시추 탐험까지, 빙하시추는 시간이 지남에 따라 우리 행성을 형성한 힘에 대한 귀중한 통찰력을 제공했어요. 빙하코어에 대한 지속적인 연구는 지구의 기후 시스템에 대한 우리의 이해를 향상시키고 그것이 미래에 어떻게 바뀔지 예측하는 데 중요합니다.