해양 생물 번성에 사하라 사막 먼지가 기여했다

미국 플로리다주립대

지난 2020년 6월 사하라 사막에서 시작된 먼지 기둥이 대서양을 가로질러 서쪽으로 이동하는 모습이 NOAA-20 위성에 포착됐다. 위키미디어 제공.

아프리카 대륙에 위치한 사하라 사막에서부터 시작된 먼지가 수천 킬로미터 떨어진 해양의 생물들이 번성하는 데 기여했다는 연구결과가 제시됐다. 

제레미 오웬스 미국 플로리다주립대 지구해양대기과학과 교수 연구팀은 사하라 사막의 먼지에 포함된 철 성분이 해양 생명체의 생존을 돕는다는 연구결과를 20일 국제학술지 '해양과학 프론티어'에 발표했다. 

철은 생명체의 생명 유지를 위한 필수적인 미량 영양소로 호흡, 광합성, DNA 합성 등에 관여한다. 바다에는 생명체가 활용할 수 있는 철이 제한적으로 존재한다. 연구팀은 해양 생명체가 사용할 수 있는 바닷속 철이 사하라 사막에서 유입됐다는 점을 확인했다. 

철은 강, 빙하, 열수, 바람 등을 통해 육지와 바다 생태계로 유입된다. 철은 화학적 형태에 따라 생명체와 생물학적 반응을 일으킬 수도 있고 일으키지 못할 수도 있다. 연구팀은 사하라 사막에서 날아온 철이 대서양 상공을 가로질러 서쪽으로 넘어오는 동안에 점점 화학적으로 변화하면서 유기체와 생물학적 반응성이 높아지는 상태로 전환이 일어났다고 분석했다. 

연구팀은 국제 해양 탐사 프로그램(IODP)을 통해 진행된 대서양 해저 시추 작업으로 수집한 철을 조사했다. IODP는 해저 시추를 통해 생명체의 기원, 지질 과정, 기후 및 해양 등에 대한 이해를 높이는 게 목표다.  

연구팀은 사하라 사막과 사막화가 진행 중인 아프리카 사헬 지대에서 날아온 먼지가 지나는 해양 지점 4곳을 선택했다. 아프리카 북서부에 위치한 공화국인 모라타니아에서 200km, 500km 각각 떨어진 지점, 대서양 중앙, 미국 플로리다 동쪽에서 500km 떨어진 지점 등 4곳이다. 

연구팀은 각 지점에서 철의 농도를 측정했고 플라즈마 질량 분석기를 이용해 철 동위원소 농도를 측정했다. 그 결과 동위원소 데이터는 사하라 사막에서 발생한 먼지에서 측정한 값과 일치했다.  

연구팀은 각 해양 지점에서 철이 탄산철, 침철석, 적철석, 자철석, 황철석 등 퇴적물 형태로 존재한다는 점도 확인했다. 연구팀은 각 철 광물이 해저의 지구화학적 과정을 거쳐 생물 반응성이 높은 형태로 전환됐다고 보았다. 지구과학적 과정은 지구에 존재하는 주요 구성물의 화학 조성이 변화하는 것을 의미한다. 

생물과의 반응성이 큰 철의 비율은 동쪽 지점보다 서쪽 지점에서 낮았다. 사하라 사막에서 온 철이 동쪽에서 서쪽으로 오는 동안 유기체에 의해 흡수돼 더 먼 바다로 도달하는 양은 줄어들었다는 의미다. 생물 반응성이 높아진 철을 흡수한 대표적인 수혜자는 식물성 플랑크톤이다. 

연구팀은 ”사하라 사막 먼지에 포함된 철이 먼 거리의 생명체에도 큰 영향을 미칠 수 있다는 점을 증명했다“며 ”철이 더 많은 대기 화학 공정을 거쳐 도달하는 아마존 분지와 같은 곳에도 생명체가 이용할 수 있는 사하라 사막에서 시작된 철이 존재할 것“이라고 말했다. 

<참고 자료> 
doi.org/10.3389/fmars.2024.1428621

[문세영 기자 moon09@donga.com]