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『얼음의 나이』는 기후변화의 ‘과학’을 말한다. 정치적 아젠다나, 산업체의 잇속, ‘어머니 자연’을 내세운 기도문이 놓치고 있는 기후변화의 원리와 본질을 다룬다. 바닷물 속 진흙과, 남극과 그린란드, 고산지대의 얼음 속 동위원소를 통해 과거의 기온은 어떻게 알아내는지, ‘우리의 유일한 난로’인 태양은 지구의 바다와 대기에 어떤 영향을 미치는지, 기후변화의 원인은 무엇이고, 그 메커니즘은 어떻게 되는지, 그리고 한걸음 더 나아가 현재의 기후변화에 대해 ‘우리가 모르고 있는 것은 무엇인지’까지 구체적으로 설명한다.

대자연’의 가혹한 경고인가, 아니면 과학인가?
이 책은 기후변화의 ‘과학’을 말한다. 정치적 아젠다나, 산업체의 잇속, ‘어머니 자연’을 내세운 기도문이 놓치고 있는 기후변화의 원리와 본질을 다룬다. 바닷물 속 진흙과, 남극과 그린란드, 고산지대의 얼음 속 동위원소를 통해 과거의 기온은 어떻게 알아내는지, ‘우리의 유일한 난로’인 태양은 지구의 바다와 대기에 어떤 영향을 미치는지, 기후변화의 원인은 무엇이고, 그 메커니즘은 어떻게 되는지, 그리고 한걸음 더 나아가 현재의 기후변화에 대해 ‘우리가 모르고 있는 것은 무엇인지’까지 구체적으로 설명한다.

기후변화에 대한 책은 많다. 그 중 앨 고어 미국 전 부통령의 ?불편한 진실?은 영화와 책으로 사람들의 많은 관심을 받았다. 눈물처럼 녹아내리면서 쪼개지는 빙하, 굶어 비틀대는 북극곰, 바짝 말라 쩍쩍 갈라진 논밭 등 감성적인 사진들이 기후변화의 위협과 환경보호에 대한 경각심을 일깨워 주었다. 하지만 실제로 이산화탄소가 증가하면 왜 기후가 변화하는지, 현재까지 밝혀진 기후의 작동원리는 무엇인지, 미래의 기후를 예측하기 위한 토대가 되는 과거의 기후 데이터는 어떻게 찾아내고 해석하는지에 대한 이야기가 그 책에는 거의 없다. 그리고 유명한 ‘하키스틱’ 그래프가 실리면서 신뢰도에 상당한 금이 가기도 했다. 다시 말해, 어머니 자연이 이렇게 황폐해지고 있으니 우리 모두 일어나 보호하자는 메시지가 훨씬 강한 책이다. 대부분의 기후변화 책이 이런 관점을 갖고 있다.

그에 반해 기후변화를 정치적 아젠다나 산업체의 잇속을 챙기는 음모로 보는 책도 있다. 기후변화의 원리는 과학적으로 아직 명백하게 밝혀지지 않았고, 오히려 정치인들이나 산업체의 로비에 동원된 과학자들이 만들어낸 확실하지 않는 분석에 불과하다는 책들이다. 성과가 불확실한 기후변화 방지에 돈과 노력을 쏟다붓느니, AIDS 치료제 연구나 제3세계의 교육과 의료 지원에 시간을 들이는 게 오히려 '효과적'이라는 주장이다. 산업체의 로비나 연구펀드에 기댄 일부 과학자들의 ‘선택적 연구’에 의한 결과로, ‘균형감’을 애써 찾으려는 언론의 속성에 의해 노출이 잦아지면서 일반인들에게 많이 알려지고 있다.

그렇다면 기후변화는 정말 과학인가? 많은 사람들이 증거는 많지만 아직 결정적인 증거는 부족하다고 말한다. 현상을 설명하는 이론에는 빈틈이 적지 않고, 반증가능한 예측도 쉽지가 않다. 논란은 과학계는 물론 사회 전반에서 끊이지 않는다. 발디딜 얼음 찾는 북극곰을 내세운 감정적 호소도 ‘과학’답지 않게 항상 등장한다. 마치 진화론이 지난 100년간 걸어온 길을 되짚는 듯 하다. 기후변화가 ‘21세기의 진화론’이라 불리우는 이유가 바로 여기에 있다.

이 책은 이런 어려움 속에서도 기후변화의 과학이 이뤄낸 성과를 하나씩 드러낸다. 무리하게 단정짓거나 섣부르게 예측하지 않는다. 다만 수많은 과학자들이 관찰과 실험, 추론과 검증을 통해 기후변화에 관해 밝혀낸 사실을 제시하고, 어떤 점이 불확실한지를 밝히고 있다. 그런 면에서 최신의 연구가 빼곡히 녹아있는 이 책은, 기후변화 연구의 최전선을 확인할 수 있는 가장 좋은 길잡이가 될 것이다.

고기후학 관점에서 바라본 현재의 기후변화
사실 기후변화는 먼 미래의 일이지만, 올 여름 폭염을 겪고 있는 지금 생각해보면, 뭔가 변화가 일어나고 있지는 않나 하는 생각을 지울 수가 없다. 2013년 8월 15일 한 매체에 실린 ‘아시아가 구워지고 있다’(http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=as-asia-bakes-scientists-predict-extreme-heat-may-become-the-norm)라는 글에 따르면, 이런 폭염은 이제 올 한해의 예외적인 일이 아니라 매년 한층 심한 폭염이 일상적으로 찾아올 것이라고 한다. 제주도에서만 자라던 감귤을 남부지방에서도 재배한다고 하고, 동해안에서 잡히던 명태가 이제는 훨씬 더 북쪽에서나 잡을 수 있다고 하면서, 우리 기후가 아열대로 바뀐다는 말도 나오고 있다. 체감적으로는 뭔가 변화가 일어나고 있는 것이다.

“20년이나 30년이라는 짧은 과거의 기록만으로는 수십 년에서 수백 년에 걸친 기후변화를 파악하는데 턱없이 부족하다. 그리고 더욱 중요한 교훈은 기후의 ‘뼈대’를 뒷받침할 기본 구조에 대한 통찰이 없으면 기후변화를 예측할 수 없다는 점이다. 지구온난화라는 현상을 이해하기 위해서는 겉으로 드러난 현상을 조절하는 이면의 ‘괴물’, 다시 말해 기후시스템에 대한 탁월한 통찰이 반드시 동반되어야 한다.

이 책에서는 수만 년 전부터 현재까지 기후변화의 자세한 내용과 그것이 갖는 다양한 측면에 집중한다. 먼 과거의 기후는 어떠했을까? 그것은 슈퍼컴퓨터로 미래를 예측하는 오늘날에도 매우 중요하다. 그것이 기후변화의 수수께끼를 파헤칠 열쇠가 되기 때문이다. 과거의 기후변화 데이터를 통해 기후가 원래 어떤 특성을 갖고 있으며, 어느 정도의 시공간 규모로 변화하는지와 같은 특징들을 알려준다. 또한 그 특징을 세세하게 파악하여 기후변화의 구조를 명확히 밝히는 것이 바로 과학자의 임무다.기후가 갖는 독특한 특징 덕분에 현재의 기후변화를 거시적인 관점에서 풀어갈 수 있다. 그리고 앞으로 나타나게 될 변화를 예측할 수 있게 하는 길잡이가 되기도 한다. 즉 과거의 기후에 대한 이해가 미래 예측의 초석이 되는 것이다.”

이 책의 가장 큰 특징이 여기에 있다. 이 책은 단순히 겉으로 드러난 기후현상만을 서술하지 않는다. 기후의 각 요소들이 어느 정도의 시공간 규모로 변해왔는지, 그 기본 패턴은 어떻게 되고 앞으로 어떤 형태로 변하게 될지, 그 근본 원리를 파악하는데 중점을 두고 있다. 현재 대부분의 기후변화 예측은 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션에 의해 이뤄진다. 데이터가 많으면 많을수록, 모델이 정교할수록, 핵심원리가 보다 분명할수록 기후예측이 보다 정확해질 수밖에 없다. 그런 면에서 과거의 기후 데이터는 기후시스템을 체계적으로 검증하고 총괄적으로 이해할 수 있는 바탕이 될 뿐 아니라, 미래의 기후 예측에도 필수적인 자료가 된다.

먼 옛날, 예를 들어 몇 만 년 전 바닷물의 온도는 얼마였을까? 당시 이산화탄소 농도는 어땠을까? 기후변화의 과학은 바로 여기에서 시작한다. 과거의 기온과 수온을 측정하고, 육지와 바다의 구조와 식생을 면밀하게 관찰하면서, 먼 옛날의 빙하기와 간빙기를 상세하게 복원한다. 그리고 이렇게 주기적으로 발생하는 기후변화의 메커니즘을 구체적으로 밝혀내고, 축적된 과거 기후 데이터는 컴퓨터 모델을 검증하는 바탕이 되고, 미래 기후 예측의 디딤돌이 되는 것이다.

“과학사 관점에서 보면 과거 반세기 동안 기후변화의 과학에는 적어도 두 번의 패러다임 전환이 있었다. 첫 번째는 과거 빙기와 간빙기라는 기후 상태를 만들어낸 중요한 요인 중 하나가 바로 천문학적 요소라는 점을 인정한 것. 두 번째는 기후변화가 수십 년이라는, 매우 짧은 시간 규모로도 일어날 수 있음을 인식하게 되었다는 점이다. 첫 번째 패러다임 전환은 1970년대 중반에, 두 번째 패러다임 전환은 1980년부터 1990년대 초반에 걸쳐 일어났다. 특히 후자는 우리 사회에 어두운 그림자를 드리우고 있는 지구온난화와도 깊은 관련이 있다.”

사실 기후변화의 원리가 과학적으로 인정받은 것은 그리 오래지 않았다. 많은 사람들이 언급하는 밀란코비치 주기의 흔적을 해저퇴적물에서 찾아낸 것이 불과 40년 전이다. 기후가 수십 년 만에도 바뀔 수 있다는 것을 말해주는 단스고르-외슈거 이벤트와 하인리히 이벤트를 찾아낸 것이, 빙하코어 분석이 활발해진 1980년대 이후의 일이다. 이 두 이벤트는 우리가 기존에 갖고있던 직관적 선형성이 자연에도 똑같이 적용될 것이라고 생각하는 것이 큰 오산이라는 것을 분명하게 알려준다. 그리고 현재의 인간 활동이 기후의 이런 비선형성에 충분히 영향을 미칠 수 있다는 관점을 보다 명백하게 드러낸다.

과학은 비방과 중상, 연구자의 목숨을 건 이기적인 싸움이 얽혀있는 인간의 일상 활동이다.
이 책을 단숨에 읽어나갈 수 있는 힘은 과학적 논리가 탄탄하다거나, 연구결과가 체계적으로 잘 정리되어 있어서가 아니다. 먼저 읽어본 독자들의 반응은 하나같다.

“한 편의 잘만들어진 다큐멘터리를 본 듯한 느낌”_아마존 독자 서평
“과학책에서는 보기 드문, 물흐르는 듯한 스토리 전개에 눈을 뗄 수 없다.”_키무라 가쿠 교수(도쿄대 지구행성과학과)
“기후변화의 역사가 드라마틱하게 펼쳐진다.”_키노쿠니야 독자 서평

모두 이야기의 힘을 꼽고 있다. 이 책에는 거들떠 보지도 않던 진흙과 얼음을 단서삼아 날카로운 통찰과 끈질긴 실험으로 기후변화의 원리를 밝혀가는 과정이 마치 한편의 퍼즐 맞추기처럼 흥미진진하게 펼쳐진다. 또한 기후변화에 매혹된 과학자들의 소년과도 같은 놀라움과 감동, 태고의 기록을 읽어내려는 열정, 그리고 그것을 가능케한 놀라운 상상력과 기술력을 생생하게 확인할 수 있다.

“대체로 ‘과학적 진리’라는 연구 성과만을 쭉 나열해 만든 스토리는 대체로 과학의 참모습을 말하고 있지 않습니다. 최첨단 과학이란 무수한 막다른 길들 가운데 숨어있는 단 하나의 샛길을 찾아내는, 위험하고 고독한 여행이라고 할 수 있습니다. 화려한 성공담은 막다른 골목을 헤매다 생을 마감한 과학자들을 처음부터 없었던 사람인 양 치부해 버리고 맙니다. 하지만 그것은 결코 현실의 모습이 아닙니다. 과학적 활동에서 의지할 수 있는 나침반은 지식의 양이나 이론적 구성력과 같은 ‘지능’에 관련된 것만이 전부가 아닙니다. 예리한 감각이나 열정과 같은 ‘본능’도 무척 중요합니다. 인맥이나 정치력이라는 인간의 원초적 욕망이 얽혀드는 일도 결코 적지 않습니다. 불합리한 비방도 일상적으로 일어나기 때문에, 과학자에게는 그런 것들에 흔들리지 않는 강단과 일관된 마음도 요구됩니다. 프로스포츠 세계와 크게 다르지 않다고 할 수 있습니다. 이 모든 것을 합쳐야 비로소 ‘과학’이라고 할 수 있습니다.”

가장 극적인 예로 꼽을 수 있는 것이 바로 빙하 한복판에 지어진 미군의 비밀기지일 것이다. 미국과 소련(현 러시아)의 냉전이 한창이던 1950년대 말, 그린란드의 대륙빙하 한복판에 미군기지가 극비리에 지어진다. 기지의 이름은 캠프 센추리. 이동식 원자력 발전기로 전력을 공급하고, 250명이 동시에 머물수 있는 넓은 공간에, 각 방에는 샤워시설까지 갖추고 있었다. 교회, 영화관, 체육관까지 갖춘 어마어마한 규모를 자랑했다. 소련의 북쪽 침입을 감시하고 빙하를 이용하여 군수물자 수송을 연구할 비밀 군사기지였던 것이다. 이곳에서 1966년 처음으로 빙하코어 시추에 성공한다. 군사목적으로 굴착한 빙하코어는 저장할 곳이 없어 헤매다, 결국 빌리 단스고르의 연구실로 들어가고, 이곳에서 빙하를 이용한 기후변화 연구의 서막이 오르게 된다. 군사실험의 일환으로 실시한 빙하 굴착이 20세기 기후변화 연구의 한 획을 그은 것이다. 하지만 쾌적한 생활을 위해 막대한 에너지를 소모했던 캠프센추리는 빙하 시추 1년 만에, 결국 기지 주변 얼음의 유동이 빨라져 폐쇄할 수 밖에 없게 되었다. 기후가 결국은 ‘에너지 문제’라는 것을 보여주는 생생한 사례라고도 할 수 있을 것이다.

“과학은 사회적 과정이지만, 그것은 한 인간의 생애보다 긴 스케일로 일어난다. 내가 죽으면 내 역할을 다른 누군가가 대신할 것이다. 당신이 죽어도 마찬가지다. 중요한 것은 완수해내는 것이다” _알프레드 베게너

연대측정에 필수적인 방사성탄소 역시 냉전의 산물이다. 사이클로트론을 이용해 최초로 방사성탄소인 14C를 인공적으로 만들어낸 샘 루벤과 마틴 케이먼은, 과학이 이름없이 사라져버린 수많은 연구자들이 있기에 가능하다는 것을 적나라하게 보여준다. 방사성탄소를 이용해 연대측정법을 개발하고 광합성의 메커니즘을 밝혀낸 윌러드 리비나 멜빈 캘빈은 노벨화학상을 받으며 영광스런 연구생활과 박수갈채를 받았다. 하지만 그렇지 못한 이들은 목숨을 댓가로 내놓거나, 공산주의자라는 명목으로 ?겨나 자살의 벼랑까지 내몰리기도 했다. 샘 루벤은 생화학무기를 연구하다 포스겐 가스를 흡입해 그 다음날 바로 서른 살의 나이에 사망하고, 마틴 케이먼은 러시아 이민자의 아들이라는 이유로, 대학에서 쫓겨나 십여년을 연구도 못한채 FBI의 감시를 받으며 떠돌아야만 했다. 과학의 참모습이 결코 양지바른 곳에만, 박수소리 가득한 곳에만 있는 것이 아니라는 것을 잘 말해준다.이 책에는 과거의 기후를 복원하면서 밝혀낸 다양한 사실들이 역사적 맥락과 얽히며 상상력을 자극하는 흥미로운 책읽기를 제공한다. 그 한 예가 바로 1만년전의 해수면 상승이다.

4대문명이 번영을 누리기 시작한 시기는 모두 지금으로부터 약 6000~7000년이다. 지역적으로 다르지만 그 시기는 크게 차이나지 않는다. 마지막 빙하기 이후 해수면 상승이 일단락 된 것이 바로 약 7000년전이다. 그 이전에는 100년당 약 1미터씩 해수면이 상승했다. 아무리 훌륭한 도시를 만들었더라도 100년 뒤에는 반드시 내륙으로 이사를 가야했을 것이다. 아마도 그 이전에 문명이 발달하지 못한 데에는 이런 이유도 있지 않았을까?
만약 4대문명 훨씬 이전에 고대문명이 발달했더라도 현재는 바닷물 밑에 가라앉아 있을 뿐 아니라, 그 위로 10미터가 넘는 해저퇴적물이 뒤덮고 있을 것이다. 그 먼 옛날에 지금보다 앞선 문명이 있었을런지는 모르겠지만, 흙더미를 헤쳐 찾아내는 게 쉽지는 않을 것이다.

노아의 홍수는 또 어떤가. 언론매체에서 흥밋거리로 과거의 해수면 상승을 노아의 홍수와 연결시키는 경우를 간혹 보곤한다. 하지만 진짜 그럴까? 가능한 얘길까? 지금으로부터 1만9000년 전부터 시작된 세 번의 거대한 해수면 상승은 약 7000년전에 마무리된다. 성경은 지금으로부터 약 3000년 전부터 쓰여진 것으로 알려져 있다. 그 먼 옛날에 4000년도 전에 일어난 일을 역사로 남길 수 있었을까?

제25회 고단샤 과학출판상을 수상하여 교양과학서의 높은 수준과 재미를 인정받았고, 도쿄대 교수들의 대항생 추천도서로 선정되었다.

‘빙하와 해저퇴적물을 이용한 한국의 기후변화 연구 현황’을 한국의 전문가(인하대 홍성민 교수)가 알기 쉽게 설명한다. 남극의 장보고 기지 건설, 북극의 자원과 생태 연구 등 현재 추진되고 있는 한국의 놀라운 첨단 연구도 확인할 수 있다.

들어가는 글
프롤로그

1장 바다에 답이 있다
바다 속에 내리는 눈
바다 밑바닥을 공략하라
진흙에 새겨진 암호

2장 암호의 해독
고수온계를 찾아서
고해양학의 시초
산소동위원소 온도계
동위원소 질량분석기의 등장
에밀리아니의 고수온계
바닷물의 수온을 둘러싼 논쟁
박스1 동위원소비와 표기방법
박스2 레일리 효과

3장 잃어버린 거대한 대륙빙하를 찾아서
사라진 거대 대륙빙하
지각평형
오르내리는 해수면
홍수전설

4장 주기변동의 수수께끼
기후변화의 리듬
늘었다 줄었다 하는 공전궤도
고개를 까딱이는 자전축
흔들흔들 자전축
밀란코비치 효과
밀란코비치 이론을 둘러싼 논쟁
기후변화의 페이스메이커
미해결 문제

5장 기후는 어떻게 만들어지는가
태양에너지
지구의 에너지밸런스
박스3 지구의 에너지밸런스

6장 악역의 등장
온실효과의 구조
선구자 아레니우스
이산화탄소 전문가 킬링
이산화탄소의 행방

7장 방사성탄소의 빛과 그림자
맨해튼 계획
방사성탄소연대법의 여명기
연대 측정에 숨겨진 함정들
불운한 연구자들
박스 4 방사성탄소를 이용한 연대측정법

8장 기후변화의 스위치
깊은 바다 속을 흐르는 거대한 강
스톰멜과 심층수 순환
브뢰커와 컨베이어벨트
최종빙기의 심층수 순환
온오프 모델

9장 또 한 번의 탐험
단스고르의 꿈
하얀 대지, 그린란드
얼음 속 비밀기지
얼음에 남겨진 기록
흘러내리는 대륙빙하
다시 한 번, 도전
결정판을 목표로

10장 지구 최후의 비경으로
남극 아이스코어 연구의 막이 오르다
지구의 땅 끝, 보스토크 기지
대기의 화석
먼지투성이의 빙하기
더 오래된 얼음을 찾아서
킬리만자로의 눈

11장 기후가 바뀌는 데에는 수십 년이면 충분하다
단기간에 일어난 기후변화
영거 드라이아스 이벤트
아가시 호가 터지다
단스고르­외슈거 이벤트
하인리히 이벤트
단기 기후변화의 원인

12장 기후변화 연대기
안정적인 기후로
중세온난기와 소빙기
여름이 없는 해
소빙기에서 현재까지, 그리고 미래로

13장 기후변화의 구조
선형성과 비선형성의 공존
히스테리시스
기후의 구조

에필로그
주석
감수의 글: 빙하를 이용한 한국의 기후변화 연구
더 읽으면 좋은 자료들
그림 출전과 저작권
찾아보기

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프롤로그

1장 바다에 답이 있다
바다 속에 내리는 눈
바다 밑바닥을 공략하라
진흙에 새겨진 암호
2장 암호의 해독
고수온계를 찾아서
고해양학의 시초
산소동위원소 온도계
동위원소 질량분석기의 등장
에밀리아니의 고수온계
바닷물의 수온을 둘러싼 논쟁
박스1 동위원소비와 표기방법
박스2 레일리 효과
3장 잃어버린 거대한 대륙빙하를 찾아서
사라진 거대 대륙빙하
지각평형
오르내리는 해수면
홍수전설
4장 주기변동의 수수께끼
기후변화의 리듬
늘었다 줄었다 하는 공전궤도
고개를 까딱이는 자전축
흔들흔들 자전축
밀란코비치 효과
밀란코비치 이론을 둘러싼 논쟁
기후변화의 페이스메이커
미해결 문제
5장 기후는 어떻게 만들어지는가
태양에너지
지구의 에너지밸런스
박스3 지구의 에너지밸런스
6장 악역의 등장
온실효과의 구조
선구자 아레니우스
이산화탄소 전문가 킬링
이산화탄소의 행방
7장 방사성탄소의 빛과 그림자
맨해튼 계획
방사성탄소연대법의 여명기
연대 측정에 숨겨진 함정들
불운한 연구자들
박스 4 방사성탄소를 이용한 연대측정법
8장 기후변화의 스위치
깊은 바다 속을 흐르는 거대한 강
스톰멜과 심층수 순환
브뢰커와 컨베이어벨트
최종빙기의 심층수 순환
온오프 모델
9장 또 한 번의 탐험
단스고르의 꿈
하얀 대지, 그린란드
얼음 속 비밀기지
얼음에 남겨진 기록
흘러내리는 대륙빙하
다시 한 번, 도전
결정판을 목표로
10장 지구 최후의 비경으로
남극 아이스코어 연구의 막이 오르다
지구의 땅 끝, 보스토크 기지
대기의 화석
먼지투성이의 빙하기
더 오래된 얼음을 찾아서
킬리만자로의 눈
11장 기후가 바뀌는 데에는 수십 년이면 충분하다
단기간에 일어난 기후변화
영거 드라이아스 이벤트
아가시 호가 터지다
단스고르­외슈거 이벤트
하인리히 이벤트
단기 기후변화의 원인
12장 기후변화 연대기
안정적인 기후로
중세온난기와 소빙기
여름이 없는 해
소빙기에서 현재까지, 그리고 미래로
13장 기후변화의 구조
선형성과 비선형성의 공존
히스테리시스
기후의 구조

에필로그
주석
감수의 글: 빙하를 이용한 한국의 기후변화 연구
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그림 출전과 저작권
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