바닷물 한 방울에는 고대 세계의 흔적이 담겨 있습니다

May 30, 2023

바다 소금에는 비밀이 숨겨져 있습니다. 바다 소금이 나온 바닷물의 작은 물방울이 지질학적 역사를 보존하는 것입니다.

국립 과학 재단 보조금에서 얻은 특수 장비를 사용하여 프린스턴 대학의 박사후 연구원인 Mebrahtu Weldeghebriel 박사 '22와 Binghamton 대학의 지구 과학 석좌 교수인 Tim Lowenstein은 지난 1억 5천만 년 동안 해수 화학의 변화를 재구성할 수 있었습니다. 또한 관련된 지질학적 과정과 기후 변화에 대한 통찰력을 얻습니다. 그들의 기사 "해저 열수 시스템은 해수(Li+)의 장기적인 변화를 제어합니다: 유체 포함의 증거"가 최근 Science Advances 저널에 게재되었습니다.

바다는 “다양한 요소들로 이루어진 거대한 수프와 같습니다”라고 Lowenstein은 설명했습니다. "나트륨과 염화물이 가장 흔한 물질이지만, 리튬과 같은 미량의 물질이 바닷물에 용해되어 있는 수십 가지가 있습니다."

그들은 미국, 유럽, 아시아 및 아프리카의 지리적으로 다양한 퇴적분지에서 지난 1억 5천만년 동안 다양한 시기에 형성된 바다 소금(암염)을 조사했습니다. 소금 샘플 안에는 약간의 고대 바닷물이 들어 있는 작은 주머니가 있었습니다.

작은 물방울에 접근하기 위해 연구자들은 레이저를 사용하여 소금 결정에 구멍을 뚫은 다음 질량 분석기를 사용하여 존재하는 다양한 미량 원소를 분석했습니다. 이번 연구에서 그들은 특히 지난 1억 5천만년 동안 7배 감소한 미량원소인 리튬의 농도에 초점을 맞추었으며, 이는 마그네슘 대 칼슘 비율의 증가와 병행됩니다.

그런데 왜?

바닷물 조성의 장기적인 변화 원인에 대해서는 지난 20년 동안 논쟁이 있어 왔습니다. 연구진은 바닷물의 리튬 농도 감소가 주로 해양 지각 생성 감소 및 해저 열수 활동 감소와 관련이 있으며, 두 가지 모두 지각판의 움직임에 영향을 받는다고 제안했습니다. 지난 1억 5천만년 동안 판 활동의 둔화로 인해 바다에 추가되는 리튬이 줄어들고 대기로 방출되는 이산화탄소의 양이 줄어들어 궁극적으로 지구 냉각과 현재의 빙하기로 이어졌습니다. 시계를 1억 5천만년 전으로 되돌리면, 지구는 대기에 더 많은 이산화탄소가 있고 바다에 더 많은 리튬이 존재하는 더 따뜻한 곳이었습니다.

Weldeghebriel은 “해양 화학과 대기 화학 사이에는 밀접한 연관성이 있습니다.”라고 말했습니다. “바다에서 일어나는 모든 변화는 대기에서도 일어나는 일을 반영합니다.”

전반적으로 Weldeghebriel과 Lowenstein의 연구는 지구의 고대 해양의 화학적 성질과 지각판의 움직임이 지구의 수권과 대기의 구성에 어떻게 영향을 미쳤는지 이해하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 이러한 화학적 변화는 탄산칼슘으로 껍질을 만드는 해양 생물과 같은 생물학에도 영향을 미칩니다.

“바다와 대기는 서로 연결되어 있으며, 변화하는 방식도 관련되어 있습니다.”라고 Lowenstein은 설명했습니다. “모든 것은 연결되어 있다.”