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"페니실린계 항생제 복용하면 파킨슨병 발병 위험 줄어든다"
- 페니실린 항생제를 여러 차례 복용한 사람들은 파킨슨병 발병 위험이 15% 낮았다는 새로운 연구 결과가 발표됐다고 뉴로사이언스뉴스가 전했다. 럿거스 헬스(Rutgers Health) 연구진이 주도한 이 연구는 ‘파킨슨증 및 관련 장애(Parkinsonism & Related Disorders)’ 저널에 게재됐다. 연구진이 9만 3000명 이상의 의료 기록을 분석한 결과, 장 건강과 파킨슨병 사이에 연관이 있음을 발견했으며, 장내 미생물군을 변화사키는 것이 파킨슨병 위험에 영향을 미칠 수 있음을 시사했다. 연구진은 이것이 소화관 내 박테리아와 뇌 건강 간의 복잡한 관계를 나타내고 있다고 말한다. 이 연구에서는 흥미롭게도 항진균제를 복용한 사람들은 파킨슨병에 걸릴 위험이 16% 더 높았다. 항진균제가 페니실린 항생제와는 반대되는 현상이 나타난 것. 이 연구는 신경 퇴행성 질환에서 장-뇌 상호 작용과 그 역할을 탐구하는 것이 매우 중요하다는 점을 강조하고 있다. 연구진은 파킨슨병 진단 전 5년 동안 페니실린 항생제를 5회 이상 복용한 사람들은 항생제를 전혀 복용하지 않은 사람들에 비해 파킨슨병 발병 위험이 약 15% 낮았다는 것을 발견했다. 연구를 이끈 럿거스 로버트 우드 존슨 의과대학 신경과 전문의 지안 팔 박사는 “연구진은 페니실린 투입 횟수와 기간에 걸쳐 파킨슨병 발병 위험 사이의 관계를 추적했다”라며 “이 발견은 예상치 못한 것이었고 일부 선행 연구와는 대조되는 결과다”라고 말했다. 이 발견은 인간의 소화기관에 사는 수조 개의 미생물이 신체의 운동과 균형에 영향을 미치는 진행성 뇌 질환인 파킨슨병에 중요한 역할을 할 수 있다는 증거의 하나다. 일부 전문가들은 특정 장내 세균의 염증이나 독소가 파킨슨병 발병에 영향을 미친다고 주장했고, 일반적으로 질병은 장에서 시작되고 장의 염증에 따른 독소가 신경을 통해 뇌로 전달된다는 생각이었다. 장내 세균과 파킨슨병 사이의 연관성을 조사하기 위해 연구진은 영국의 대규모 데이터베이스에서 익명으로 처리된 의료 기록을 조사했다. 연구진은 파킨슨병 진단을 받은 1만 2557명과 파킨슨병이 없는 8만 804명을 비교했다. 페니실린 사용과 관련된 위험이 감소하는 것과는 달리 진단 전 5년 동안 두 가지 이상의 항진균제를 복용한 사람들이 파킨슨병에 걸릴 위험이 약 16% 더 높다는 것을 발견했다. 이는 과거 핀란드에서의 연구 결과와 일치한다. 그러나 팔 박사는 그런 연관성이 상대적으로 작기 때문에 의학적 결정에 영향을 미쳐서는 안 된다고 말했다. 그는 "결과는 모두 매우 경미하므로 항생제나 항진균제를 언제 사용할지에 대한 결정에 영향을 미치지 않을 것"이라고 말하고 "이 연구의 중요성은 장내 미생물 군집에서 일어나는 일이 파킨슨병에 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다는 것이지, 약의 복용에 영향을 미치는 것은 아니다"라고 부연했다. 연구진은 그럼에도 불구하고 "미생물 군집을 변화시키기 위해 며칠 동안 복용하는 약물이 파킨슨병 위험을 바꿀 수 있다는 사실은 매우 중요하다. 이는 미생물 군집이 파킨슨병과 관련돼 있다는 강력한 증거"라고 강조했다. 파킨슨병은 전 세계적으로 1000만 명 이상이 앓고 있으며 인구가 고령화됨에 따라 발병은 증가할 것으로 예상된다. 정확한 원인은 아직 불분명하지만 연구진은 유전적 요인과 환경적 요인이 결합되어 발생한다고 추정한다. 팔 박사 연구진은 향후 장내 특정 진균 또는 박테리아가 파킨슨병 발병과 관련이 있는지를 후속으로 연구한다는 계획이다. 연구진은 또 특정 장내 미생물 수치를 변경하면 파킨슨병 위험을 줄이거나 질병의 진행을 늦출 수 있는지 확인하는 연구도 진행할 예정이다.
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- IT/바이오
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"페니실린계 항생제 복용하면 파킨슨병 발병 위험 줄어든다"
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[기후의 역습(80)] 산불로 전 세계 탄소 배출량 2001년 이후 60% 급증
- 전 세계에서 발생하는 산불이 점점 더 빈번해지고 더 강해지고 있으며, 이로 인한 탄소 배출도 크게 늘고 있다는 보고서가 발표돼 주목된다고 지구 환경을 전하는 어쓰닷컴이 전했다. 이스트앵글리아 대학교(UEA)의 매튜 존스 박사가 이끈 이 연구는 지난 20년 동안 산불 규모가 커졌을 뿐만 아니라 심각성이 심화되고 있다는 점을 강조하고 있다. 이 연구는 사이언스 저널에 실렸다. 연구에 따르면 산불로 인한 이산화탄소(CO2) 배출량은 2001년 이후 전 세계적으로 60% 증가했다. 특히 기후 변화에 매우 민감한 일부 북부 한대림에서는 이 기간 동안 이산화탄소 배출량이 거의 3배 증가했다고 한다. 이 연구는 유사한 환경, 인간 및 기후적 영향으로 인해 유사한 산불 패턴을 보이는 지역을 나타내는 데 사용되는 용어인 ‘파이롬(pyromes)’이라는 개념을 기반으로 하고 있다. 연구의 목표는 최근 산불 활동의 급증을 촉진하는 주요 요인을 찾는 것이었다. 연구 중 한 가지 놀라운 발견은 유라시아와 북아메리카의 한대림 숲을 가로지르는 가장 큰 북쪽 수림대에서 발생한 화재로 인해 탄소 배출량이 2001~2023년 사이에 50% 증가했다는 것이다. 탄소 발생은 이 지역에서 뿐만 아니라 전 세계적으로 열대 외의 수림에서도 발생해 연간 5억 톤의 탄소를 배출했다. 이 연구는 탄소 배출량 증가를 ▲폭염이나 가뭄 등 화재 발생 가능성을 높이는 날씨의 급증 ▲산림의 성장으로 인해 가연성 식물이 풍부해지는 것을 연관시켜 분석하고 있다. 이 두 가지 상황은 모두 북반구 고위도의 급속한 온난화로 인해 증폭된다. 이 추세는 세계 평균보다 두 배나 빠르게 진행되고 있다. 연구진에는 영국, 네덜란드, 미국, 브라질, 스페인의 학자들이 포함되었다. 전문가들은 화석연료 배출과 같은 기후 변화의 주범이 해결되지 않으면 산불이 계속 번질 것이라고 경고하고 있다. 존스 박사는 "전 세계적으로 산불이 급증하면서 규모와 심각성 면에서 탄소 배출량이 급격히 증가했다. 전 세계 산불 지리학에서 놀라운 변화가 나타나고 있는데, 이는 주로 전 세계 북방 산림의 기후 변화 영향이 확대된 데 기인한다"고 설명했다. 당연한 이야기지만, 생태계를 산불 위협으로부터 보호하려면 지구 온난화를 억제해야 하며 순 제로 배출로의 전환이 시급하다는 경고다. 산림은 대기에서 이산화탄소를 흡수하여 지구 온난화 속도를 줄인다. 지구의 탄소 저장에서 중요한 역할을 담당한다. 이로 인해 산림은 국제 기후 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 담당한다. 재산림화 및 조림과 같은 계획은 탈탄소화가 어려운 부문에서 인간이 유발한 탄소 배출을 상쇄한다. 그러나 이런 계획은 산불로 인해 위협받고 있다. 열대 외 산림 지역의 화재는 앞서도 지적했듯이 20년 전보다 5억 톤 더 많은 이산화탄소를 배출하고 있다. 장기적인 예상과 영향은 산림의 회복 능력에 달려 있다. 산불로 인한 탄소 배출 증가는 같은 기간 동안 전 세계 열대 사바나에서 목격된 화재의 감소와 극명한 대조를 이룬다. 사바나 초원에서의 화재에 비해 산림에서 일어나는 화재는 더 심각하고 대기 중에 더 많은 양의 유해한 연기를 방출한다. 근처의 지역 사회에 심각한 위협을 가한다. 연구에 따르면 화재는 가장 거대한 탄소 저장소인 숲에서 더 많이 발생하고 있다. 기계학습은 변화하는 세계의 화재 지리를 이해하는 데 핵심 노하우를 제공했다. 기계학습을 통해 전 세계의 산림 생태 지역을 12개로 그룹화해 기후 변화에 따른 영향과 토지 이용과 같은 다른 영향을 분리할 수 있도록 했다. 이는 산림을 산불로부터 효과적으로 보호하기 위한 전략을 수립할 수 있도록 지원한다. 연구진은 보고서에서 "산림 관리, 이해 관계자 참여 및 대중 교육을 위한 전략적 프로그램을 만들고 지원해야 한다“며 "화재가 발생하기 쉬운 날씨에 화재 위험이 높은 곳에서 사전 예방적 접근 방식에 초점을 맞춰야 한다”고 강조했다.
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[기후의 역습(80)] 산불로 전 세계 탄소 배출량 2001년 이후 60% 급증
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[우주의 속삭임(75)] 태양계 밖 황소자리에서 처음으로 복합 탄소 발견
- 지구에서 430광년 떨어진 황소자리 분자 구름 내에 위치한 심우주에서 거대 복합 탄소가 발견됐다고 스페이스닷컴이 전했다. 이는 천체화학의 오랜 미스터리, 즉 '생명의 핵심 구성 요소인 탄소가 어디에서 왔는가'를 해결하는 데 도움이 될 수 있는 추가 단서를 제공할 것으로 기대된다. 피렌(pyrene)이라고 불리는 이 분자는 탄소의 4개의 융합된 평면 탄소 고리로 구성되어 있다. 따라서 다환 방향족 탄화수소(PAH)로 분류되며, 이는 가시 우주에서 가장 풍부한 복합 분자 중 하나다. PAH는 1960년대에 탄소질 콘드라이트로 알려진 운석에서 처음 발견되었는데, 이는 우리 태양계를 형성한 원시 성운의 잔해이다. 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학과 브렛 맥과이어 교수는 "별과 행성 형성의 큰 의문 중 하나는 초기 분자 구름에서 추출한 화학 물질 중 얼마나 많은 부분이 유전되어 태양계의 기본 구성 요소를 형성하는가 하는 것이다"라고 말했다. PAH는 우주에서 발견되는 탄소의 약 20%를 차지하는 것으로 추정되며, 별의 형성에서 사멸까지의 별의 일생 여러 단계에서 존재한다. PAH는 자외선(UV) 방사선에 대한 안정성과 복원력으로 인해 심우주의 혹독한 환경에서도 생존할 수 있다. 연구진은 지구 근처에서 발견된 소행성 류구(Ryugu)로부터 수집한 샘플에서 피렌이 높은 수준으로 발견된 후, 황소자리 구름에서도 다른 PAH를 찾기 시작했고 이번에 복합 탄소 분자를 발견하게 된 것이다. 태양계의 발상지에서 이런 분자를 발견한 것은 천문학자들이 오랫동안 찾아왔던 직접적인 연결 고리를 제공한다. 맥과이어는 "이는 초기 분자 구름에서 나온 이 물질이 우리 태양계를 구성하는 얼음, 먼지 및 암석체로 들어간다는 매우 강력한 증거"라고 설명했다. 이 발견은 전파 천문학을 이용한 것으로, 전파 천문학은 별, 행성, 은하, 먼지 구름과 같은 천체를 전파의 파장으로 관찰하는 천문학의 주요 분야다. 천문학자들은 다양한 천체에서 발생하는 전파를 연구함으로써 특정 대상의 구성, 구조 및 운동을 파악한다. 우주에서 분자를 식별하는 데 사용되는 다른 장비와 비교해, 전파 망원경은 일반 분자 그룹이 아닌 개별 분자를 관찰할 수 있는 기능을 제공한다. 전파 망원경은 분자가 특정 주파수에서 방출하거나 흡수하는 전자기파의 고유한 ‘지문(특성)’을 감지하고 출력한다. 각 분자는 고유한 회전 및 진동 에너지 레벨을 갖는다. 특성 전파는 분자가 이러한 레벨 사이를 전환할 때 생성된다. 전파 망원경은 이를 탐지해 연구에 제공하는 것이다. 이번 탄소 분자에 대해 UBC 화학과의 일사 쿡 교수는 "이는 2021년 처음 발견한 이후 우주에서 확인된 일곱 번째 개별 PAH"라고 말했다. 그는 "PAH는 생명의 구성 요소와 유사한 화학 구조를 갖고 있다. 이 분자가 어떻게 형성되고 우주로 운반되는지에 대해 더 많이 알게 되면 우리 태양계와 그 안의 생명에 대해 더 많이 알게 될 것이다"라고 부연했다. 태양계의 기원지에서 피렌을 발견한 것 외에도, 연구팀에게 더욱 흥미로웠던 것은 구름의 온도가 단지 10켈빈(섭씨 영하 263도)으로 측정되었다는 사실이다. 지구에서 PAH는 화석연료의 연소와 같은 고온 과정을 통해 형성된다. 따라서 이 추운 환경에서 PAH를 발견한 것은 놀라운 일이었다. 쿡 교수는 "향후 연구는 PAH가 극도로 추운 곳에서 형성될 수 있는지, 아니면 우주의 다른 곳에서 오래된 별의 죽음을 통해 형성돼 이동할 수 있는지 여부를 탐구하는 것이 목표"라고 말했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(75)] 태양계 밖 황소자리에서 처음으로 복합 탄소 발견
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[기후의 역습(79)] 네팔 눈표범, 심각한 기후변화로 30년 안에 멸종 위기
- 심각한 기후 변화로 인해 네팔의 눈표범은 향후 30년 이내에 완전히 멸종될 수 있다는 경고가 나왔다. 네팔과 호주 연구진의 최신 연구 결과라고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 전했다. 연구를 주도한 네팔 분자역학센터(Center for Molecular Dynamics Nepal)의 수석 연구원 디베시 카르마차리야는 "우리의 모델링은 지극히 비관적인 시나리오를 보여주며, 기후 변화의 영향이 예상보다 더 심각해지고 있음을 나타낸다"고 말했다. 눈표범은 일반적으로 해발 3000~5000m 사이의 고도에서 발견된다. 그런데 지난해 1월에는 한 마리의 눈표범이 네팔 동부 해발 146m에서 발견되었다. 일부 전문가는 이 눈표범이 단순히 "길을 잃었을 수 있다"고 생각했지만, 평소 서식지에서 멀리 떨어진 곳에서 발견된 것을 기후 변화 때문이라는 지적도 있었다. 단일 사건이기는 했지만, 기온 상승이 눈표범, 호랑이, 일반 표범 등 네팔의 최상위 포식자의 서식지에 영향을 미치고, 궁극적으로 이들의 분포와 개체수에 영향을 미칠 가능성이 높음을 시사하는 연구가 점점 늘고 있다. 눈표범은 중앙아시아와 남아시아의 고산지대에서 가장 찾기 힘든 종 중 하나다. 네팔에는 300~500마리가 서식하고 있으며, 이는 전 세계 개체수의 약 10%를 차지하는 것이다. 개체수가 감소함에 따라 국제자연보전연맹(International Union for Conservation of Nature)의 멸종 위기종 적색목록에 ‘취약종’으로 등재되었다. 최근 '국제 눈표범의 날'을 기념하는 프로그램에서 네팔 산악 지역 주민들은 눈표범을 목격하는 것이 온난화된 기후 때문에 지난 수십 년 동안 드물어졌다고 말했다. 환경보호론자들은 그러나 이것이 눈표범 개체수가 줄어드는 추세를 정확히 반영하는 것은 아니라고 지적했다. 네팔의 연평균 기온은 지난 20년 동안 섭씨 0.056도 상승했으며, 작년의 평균 최고 기온은 평년보다 섭씨 0.6도 높았다. 카르마차리야의 연구 모델링에 따르면, 덜 심각한 기후 변화에서도 눈표범의 분포가 감소하고, 인도와 방글라데시로 이동할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 네팔의 눈표범 전문가 비크람 슈레스타는 기후 변화로 인해 큰 눈표범들의 서식지 벨트가 동쪽에서 서쪽으로 밀려나 이동할 수 있다는 지적에 부분적으로 동의했다. "기후 변화로 인한 서식지 변동 가능성은 높으며 이로 인해 생태적 불균형이 발생할 수도 있다. 서식지가 좁아지면 서로 경쟁해야 하는데, 더 크고 공격적인 일반 표범이 더 높은 고도로 올라가게 되면 눈표범에 직접적인 영향을 미친다"는 것이다. 이러한 영역 중복 사례는 이미 네팔을 비롯한 여러 지역에서 보고되고 있다. 2016년 중국 북서부 칭하이(青海)성에 설치된 카메라는 티베트 고원에서 눈표범과 일반 표범이 같은 서식지를 공유하는 영상을 포착했다. 지난해 네팔 연구원들도 네팔 동부 가우리샹카르 지역의 약 4250m 고도에서 두 종이 공존하는 모습을 촬영했다. 과학 저널 헬리욘(Heliyon)에 게재된 2023년 연구도 기후 변화로 표범의 서식지가 고산 지역으로 확장될 것으로 예상되며 공존 현상이 증가할 수 있다고 지적했다. 이는 먹이 공급을 줄이게 되고, 먹이가 희소해지면 표범은 가축을 공격하게 된다. 궁극적으로 인간과 동물의 갈등이 증폭될 수 있다. 전문가들은 동물들의 이주 패턴의 변화와 국립공원과 인간 거주지의 근접성이 수년에 걸쳐 인간과 동물의 갈등을 증폭시켰다고 지적한다. 네팔 당국은 눈표범이 2017~2022년 사이에 어퍼돌파 지역에서 양과 염소 2000마리 이상을 죽였다고 추정하고 있다. 지난해에는 머스탱 지구에서 염소 82마리를 대량으로 죽인 사건이 발생했다. 이로 인해 표범 서식지 관리와 보상 논쟁이 치열하게 전개되기도 했다. 기후 변화는 또한 네팔의 다른 대형 고양이과 동물에도 영향을 미칠 가능성이 높다. 세계자연기금(WWF)에 따르면 홍수, 폭염, 가뭄과 같은 악천후로 인해 기존 호랑이 개체군과 먹이 서식지를 위험에 빠뜨릴 것으로 우려된다. 카르마차리야는 또 심각한 기후 변화로 인해 호랑이 분포가 2050년까지 동쪽에서 축소되고 북쪽과 서쪽에서는 크게 확대될 수 있다고 지적했다. 이러한 추세는 2070년까지 더욱 두드러질 것으로 보이며 북쪽으로의 이주 및 동쪽으로의 확장을 시사한다. 그러나 WWF는 네팔에서 기후와 야생 동물 종간의 연관성에 대한 연구는 제한적이며, 이동 추세를 정확하게 평가하려면 더 많은 증거 기반 연구가 필요하다고 지적했다. 이동이 일관된 패턴인지, 반복적으로 기록되고 있는지에 집중해야 하며, 그래야 상관관계와 인과관계를 탐구할 수 있다는 것이다. 데이터에 집중하고 지역 사회와 협력해 변화하는 기후에 대응해 종을 보호해야 할 것이라고 강조했다.
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[기후의 역습(79)] 네팔 눈표범, 심각한 기후변화로 30년 안에 멸종 위기
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[우주의 속삭임(74)]토성 위성 타이탄, 10km 두께 메탄 얼음층 존재⋯행성 과학 새 지평 열어
- 토성의 위성 중 하나인 타이탄의 메탄 층에 대한 미스터리가 한겹 풀렸다. 타이탄은 토성의 위성 중 가장 큰 천체로, 태양계 내에서는 목성의 위성 가니메데에 이어 두 번째로 크다. 미국 하와이대학교 마노아 캠퍼스의 행성 과학자들은 새로운 연구를 통해 타이탄의 얼음 속에 메탄 가스가 갇혀 최대 10km 두께의 독특한 지각을 형성하고 있음을 밝혀냈다고 사이테크데일리가 보도했다. 이 지각은 그 아래 얼음층을 따뜻하게 하고 타이탄의 메탄 대기를 설명하는 데 도움이 될 것으로 예상된다. 타이탄의 메탄 미스터리 풀다 토성의 가장 큰 위성인 타이탄은 태양계에서 지구 외에 대기와 액체 상태의 바다, 강, 호수를 가진 유일한 천체다. 극도로 추운 기온 때문에 이 액체들은 메탄과 에탄 같은 탄화수소로 이루어져 있으며, 표면은 단단한 고체 물 얼음으로 구성되어 있다. 하와이 지구물리학 및 행성학 연구소(HIGP)의 로렌 슈어마이어 연구원이 이끄는 연구팀은 타이탄의 충돌 크레이터가 예상보다 수백 미터 얕다는 사실을 발견했다. 나사(NASA) 데이터에 따르면 타이탄에서 확인된 크레이터는 90개에 불과하며, 이는 타이탄의 표면과 지질학적 역사에 대한 흥미로운 질문을 제공한다. 크레이터 분석을 통한 통찰 슈어마이어 연구원은 "다른 위성들을 기반으로 했을 때 타이탄 표면에 더 많은 충돌 크레이터가 있고, 그 크레이터들은 우리가 관찰한 것보다 훨씬 더 깊을 것으로 예상했기 때문에 분화구가 실제로는 얕다는 사실이 매우 놀라웠다"고 말했다. 그는 "우리는 타이탄 특유의 무언가가 크레이터를 얕게 만들고 비교적 빠르게 분화구를 사라지게 한다는 것을 깨달았다"고 덧붙였다. 연구팀은 이 미스터리를 조사하기 위해 컴퓨터 모델을 사용해 타이탄의 얼음층이 메탄 클래스레이트 얼음층으로 덮여 있을 경우, 충돌 후 지형이 어떻게 변화흐는 지 시뮬레이션했다. 메탄 클래스레이트 얼음은 결정 구조 내에 메탄가스가 갇힌 일종의 고체 물 얼음이다. 타이탄 크레이터의 초기 형태는 알려져 있지 않기 때문에 연구팀은 비슷한 크기의 목성의 가니메데의 크레이터를 기반으로 두 가지 초기 깊이를 모델링하여 비교했다. 슈어마이어 연구원은 "이 모델링 접근 방식을 사용하여 메탄 클래스레이트 지각의 두께를 5~10km로 제한할 수 있었다. 이 두께를 사용한 시뮬레이션에서 관측된 크레이터와 가장 일치하는 크레이터 깊이가 생성되었기 때문이다"라고 설명했다. 그는 "메탄 클래스레이트 지각은 타이탄의 내부를 따뜻하게 하고 놀라울 정도로 빠른 지형 이완을 유발하며, 이는 지구의 빠르게 움직이는 따뜻한 빙하와 비슷한 속도로 크레이터를 얕게 만든다"라고 부연했다. 타이탄 대기에 미치는 메탄의 영향 메탄 얼음층의 두께를 추정하는 것은 타이탄의 메탄 대기 기원을 설명하고 연구자들이 타이탄의 탄소 순환, 액체 메탄 기반 '수문 순환(물이 끊임 없이 이동하는 현상)' 및 기후 변화를 이해하는 데 도움이 되기 때문에 중요하다. 슈어마이어 연구원은 "타이탄은 온실가스 메탄이 대기를 어떻게 따뜻하게 하고 순환하는지 연구할 수 있는 천연 실험실"이라고 말했다. 그는 "시베리아 영구 동토층과 북극 해저 아래에서 발견되는 지구의 메탄 클래스레이트 수화물은 현재 불안정해지고 메탄을 방출하고 있다. 따라서 타이탄에서 얻은 교훈은 지구에서 일어나는 과정에 중요한 통찰력을 제공할 수 있다"고 덧붙였다. 타이탄의 생명체 존재 가능성 이러한 새로운 발견에 비추어 볼 때 타이탄에서 볼 수 있는 지형은 따뜻할 수도 있다. 메탄 클래스레이트 얼음 지각의 두께를 제한함으로써 타이탄의 내부가 이전에 생각했던 것처럼 차갑고 딱딱하며 비활성 상태가 아니라 따뜻할 가능성이 있음을 알 수 있다는 것. 슈어마이어 연구원은 "메탄 클래스레이트는 일반적인 물 얼음보다 강하고 단열성이 뛰어나다"면서 "클래스레이트 지각은 타이탄의 내부를 단열하고 물 얼음층을 매우 따뜻하고 연성으로 만들며 타이탄의 얼음층이 천천히 대류하고 있거나 대류했음을 의미한다"고 설명했다. 향후 탐사 임무 슈어마이어 연구원은 "두꺼운 얼음층 아래 타이탄의 바다에 생명체가 존재한다면, 생명체의 흔적(바이오마커)은 우리가 미래 임무를 통해 더 쉽게 접근하거나 볼 수 있는 곳까지 타이탄의 얼음층 위로 운반되어야 할 것"이라면서 "이는 타이탄의 얼음층이 따뜻하고 대류하는 경우 발생할 가능성이 더 크다"고 말했다. 연구팀은 2028년 7월 발사되어 2034년 타이탄에 도착할 예정인 NASA 드래곤플라이 미션을 통해 이 위성을 가까이에서 관찰하고, 셀크라는 크레이터를 포함한 얼음 표면을 추가로 조사할 수 있는 기회를 갖게 될 것이다. ◇ 참고 문헌: Schurmeier, L. R., Brouwer, G. E., Kay, J. P., Fagents, S. A., Marusiak, A. G., & Vance, S. D. (2024). Rapid Impact Crater Relaxation Caused by an Insulating Methane Clathrate Crust on Titan. The Planetary Science Journal, DOI: 10.3847/PSJ/ad7018
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[우주의 속삭임(74)]토성 위성 타이탄, 10km 두께 메탄 얼음층 존재⋯행성 과학 새 지평 열어
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[기후의 역습(78)] 울긋불긋 단풍은 옛말?⋯기후변화로 잎 갈화 현상 일반화
- 과거 오랫동안 지구가 그리는 색상은 계절의 변화만큼이나 신뢰할 수 있었다. 가을에는 잎이 선명한 주홍색으로 변했고 플로리다 해안의 수정처럼 맑은 물은 반짝이는 청록색이었다. 그런데 최근 들어 기후 변화가 이러한 자연의 경이로운 색상을 바꾸고 왜곡하고 있다고 독립매체 인디펜던트가 전했다. 지난해는 지구 역사상 가장 더운 해로 기록됐다. 올해는 또 육지 안팎에서 여러 차례의 기상 기록이 세워졌다. 멕시코만에서 극강한 허리케인이 발생했고, 미국 남부 전역에서는 폭우로 인해 수십 명이 사망했다. 가을은 일반적으로 무더위가 한풀 꺾이는 계절이지만, 애리조나주의 주도 피닉스는 가을이 시작된 지 며칠 만에 폭염이 닥쳐 기온 최고치를 기록했고, 북동부도 비정상적으로 뜨겁고 건조한 날씨를 보였다. 비영리 단체인 클라이밋 센트럴(Climate Central)에 따르면 1970년 이후 미국 도시 수백 곳에서 가을 평균 기온이 섭씨 2.5도 상승했다. 단풍을 구경하는 가을의 즐거움이 이제 기후 위기로 취약해지고 있다는 지적이다. 지난 8월 클라이밋 센트럴의 보고서에 따르면, 기후 변화로 인해 나뭇잎에 단풍이 드는 요인이 근본적으로 바뀌고 있다고 한다. 잎이 나오는 시기와 색깔은 모두 기온, 강수량 및 기타 기후 조건의 영향을 받는다. 일반적으로 선선한 기온은 단풍을 촉진하지만, 1970년부터 작년까지 전국 212개 지역의 가을밤 기온은 평균 2.7도 이상 올랐다. 더운 기온은 겨울이 오기 전에 식물이 성장을 멈추는 자연스러운 신호를 늦춘다. 식물이 성장을 멈춘다는 의미는 포도당을 만드는 잎의 엽록소가 줄어들고 그 자리를 단풍 색깔로 물들인다는 뜻이다. 이게 늦어지면 단풍도 지연된다. 그 결과 북동부 수목선을 단풍으로 물들이는 시즌이 더 늦어지고 시기는 더욱 짧아진다. 해가 짧아지고 햇빛에 노출되는 시간이 줄어들면서 식물은 광합성을 줄인다. 광합성은 햇빛을 이용해 식물이 생존에 필요한 에너지를 만드는 과정이다. 광합성이 줄어들면 엽록소가 감소하고, 잎은 밝은 주황색, 노란색, 빨간색, 심지어 보라색으로 변한다. 그러나 극심한 가뭄과 더위는 단풍을 물들이기 전에 잎을 갈색으로 바꿀 수 있다. 한편, 뉴잉글랜드의 다채로운 수목 지대에서 거의 1만 마일(약 1만6093km) 떨어진 얼어붙은 남극 대륙이 녹색으로 변하고 있다. 네이처 지구과학 저널에 최근 발표된 연구에 따르면 남극 반도 전역의 식물은 지난 40년 동안 10배 이상 증가했다. 남극은 지구 평균보다 더 빨리 온난화되고 있다. 이 연구는 식물이 남극 대륙에서 빠르게 확산되고 있으며, 기온의 지속적인 상승으로 미세 조류가 섞인 녹색 눈은 더 넓게 퍼질 가능성이 있음을 보여주고 있다. 기후 변화 영향으로 인해 세계의 바다도 푸른색에서 녹색으로 변하고 있다. 국제 연구진은 20년 이상 축적된 나사(NASA) 위성 이미지를 분석해 세계 바다의 절반 이상에서 이러한 변화를 발견했다. 연구는 바다의 녹색화가 엽록소를 생성하는 식물성 플랑크톤과 같은 미세 조류의 증가를 의미하며, 이로 인해 상대적으로 바닷물의 비율이 감소하기 때문일 수 있다고 주장했다. 이는 바다가 탄소와 지구의 열을 흡수하는 능력에 큰 영향을 미친다. 지구 온난화가 계속되고 화석 연료 소모에 의한 탄소 배출이 온난화를 가속함에 따라 악순환은 이어진다. 그럴수록 지구 전역에서 나뭇잎들이 가을이 되어도 종래와는 다른 색깔이 나타날 것이라는 지적이다.
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[기후의 역습(78)] 울긋불긋 단풍은 옛말?⋯기후변화로 잎 갈화 현상 일반화
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[신소재 신기술(124)] COF 소재, 탄소 포집 능력 극대화⋯소량으로도 효과 탁월
- 소량의 물질로 대기 중 이산화탄소를 효과적으로 제거하는 새로운 탄소 포집 기술이 미국에서 개발됐다. 이산화탄소를 비롯한 온실가스는 배출은 쉽지만, 이를 다시 포집하는 것은 어려운 과제였다. 대기 중 탄소를 제거하는 기술은 기후 위기의 영향을 줄이는 중요한 방법이지만, 아직 많은 기술이 설계 단계에 있거나 효율성이 낮아 실질적인 효과를 거두기가 어려웠다. 미국 캘리포니아 버클리캠퍼스(UC Berkeley) 연구팀은 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 직접 포집하는 과정을 단순화하는 새로운 기술을 개발했다고 홈페이지를 통해 발표했다. 해당 내용은 IFL사이언스에서 다루었다. 현재 이산화탄소를 포집하는 기술은 크게 자연 기반 기술과 인공 기술로 나눌 수 있다. 먼저 자연 기반 기술에는 나무를 심고 관리하는 방법이 있다. 가장 오래되고 검증된 방법이지만 토지 이용에 제약이 있고 효과가 나타나기까지 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한 토양의 탄소를 제거해 대기 중 이산화탄소 농도를 낮추는 방법과 해조류 등을 통해 해양의 이산화탄소 흡수 능력을 향상시키는 해양 기반 기술이 있다. 인공 기술 중 직접 공기 포집(DAC)은 공기 중 이산화탄소를 직접 포집해 저장하거나 활용하는 기술이다. 이는 토지 사용 면적이 적고, 이산화탄소를 직접 제거해 효과가 빠르다. 그밖에 이산화탄소를 암석이나 광물과 반응시켜 탄산염 형태로 저장하는 기술, 바이오에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS) 등이 있다. 나사(NASA) 과학자들에 따르면 인간 활동의 여파로 현재 이산화탄소 수치는 산업혁명 이전보다 50% 더 높다. COF 소재란? UC버클리 연구팀이 이번에 개발한 새로운 탄소 포집 기술인 다공성 소재 '공유 결합 유기 골격(COF)'은 기존 DAC 기술의 한계 중 하나인 물이나 기타 오염 물질에 의한 분해 없이 주변 공기에서 CO₂를 포집한다. 이 기술의 핵심은 '공유 결합 유기 골격-999(COF-999)'라는 소재이다. COF-999는 규칙적인 내부 기공을 가진 단단한 결정 구조로, 이산화탄소와 상호 작용하는 아민(amine, NH₂ 그룹)으로 내부가 장식되어 있다. 아민은 이산화탄소를 흡착한 후 방출하는 사이클을 통해 탄소를 포집하고 저장하는 데 사용될 수 있다. 이 기술은 기존 탄소 포집 기술의 한계를 극복하는 획기적인 발전으로 평가 받는다. 기존 탄소 포집 기술은 이산화탄소 농도가 높은 곳에서 효과적으로 작동했다. 반면, 연구팀이 개발한 새로운 다공성 물질은 공기 중의 이산화탄소가 다공성 물질 사이를 통과하면서 흡착되는 방식으로, 대기 중의 낮은 이산화탄소 농도를 효율적으로 제거할 수 있다. 연구 책임자인 오마르 야기 교수는 "이 물질을 튜브에 넣고 버클리의 바깥 공기를 통과 시켰더니 공기 중 이산화탄소가 완전히 제거되었다"며 "성능 면에서 비교할 대상이 없을 정도로 획기적인 기술"이라고 강조했다. 소량으로도 높은 탄소 포집 효과 연구팀은 250g의 물질로 1년에 20kg의 이산화탄소를 제거할 수 있을 것으로 예상했다. 팀은 이는 다 자란 나무가 1년 동안 공기 중의 이산화탄소를 제거하는 것과 같은 효과를 지닌다며, 기존 탄소 포집 시스템과 함께 사용하여 효율성을 높일 수 있다고 설명했다. 야기 교수는 "COF-999는 화학적 및 열적으로 안정적인 구조를 가지고 있으며, 에너지 소비가 적고 100회 이상 사용해도 성능 저하가 없다"며 "대기 중 탄소 포집에 가장 적합한 물질"이라고 설명했다. 머신러닝 활용으로 기술 개선 기대 연구팀은 머신러닝 기술을 활용해 이 기술을 더욱 발전시킬 계획이다. 이와 더불어 기후 위기를 늦추기 위해서는 배출량 감소 노력과 파리협정 준수가 중요하다고 강조했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
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[신소재 신기술(124)] COF 소재, 탄소 포집 능력 극대화⋯소량으로도 효과 탁월
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구글, AI스타트업 앤스로픽 투자 '논란'⋯영국서 반독점 조사
- 구글이 인공지능(AI) 스타트업 앤스로픽에 대한 투자로 인해 영국 경쟁 당국으로부터 반독점 위반 여부 조사를 받게됐다. 영국 경쟁시장청CMA는 24일(현지시간) 구글과 앤스로픽의 파트너십이 시장 경쟁을 저해할 가능성이 있는지에 대한 공식 조사에 착수한다고 발표했다. CMA는 올해 초부터 해당 거래에 대한 전문가 의견을 수렴해 왔으며, 초기 조사를 진행할 충분한 정보를 확보했다고 밝혔다. 앤스로픽은 오픈AI의 연구원들이 2021년 설립한 AI 스타트업으로, 자체 개발한 대규모 언어 모델 '클로드'로 주목받고 있다. 구글은 지난해 앤스로픽에 20억 달러 이상을 투자하며 파트너십을 체결했다. CMA는 오는 12월 19일까지 이번 파트너십에 대한 승인 여부 또는 추가 조사 진행 여부를 결정할 예정이다. 한편, CMA는 지난달 아마존의 앤스로픽 투자에 대해서는 경쟁 저해 우려가 없다고 판단하여 승인했다. 아마존은 구글보다 더 큰 규모인 40억 달러를 앤스로픽에 투자한 바 있다. 이번 CMA의 조사는 최근 급성장하고 있는 AI 시장에서의 경쟁 상황과 독과점 문제에 대한 관심이 높아지고 있음을 보여준다. 향후 CMA의 조사 결과에 따라 구글과 앤스로픽의 파트너십은 물론, AI 시장 전체에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다. CMA는 지난달 아마존의 앤스로픽 투자를 승인하면서 "샌프란시스코에 본사를 둔 앤스로픽의 매출과 아마존의 영국 내 시장 점유율이 영국의 합병 규정에 따라 심층 조사가 필요할 만큼 크지 않다는 사실을 발견했다"고 밝혔다. 이번 조사에 대해 구글 측은 "구글은 세계에서 가장 개방적이고 혁신적인 AI 생태계 조성을 위해 노력하고 있다"며 "앤스로픽은 다양한 클라우드 서비스 업체를 자유롭게 이용할 수 있으며, 구글은 앤스로픽에 독점적인 기술 사용권을 요구하지 않는다"고 강조했다. 앤스로픽 측 또한 "우리는 규제 당국과 협력하고 있으며, 구글의 투자와 협력에 대한 모든 정보를 제공할 것"이라며 "앤스로픽은 독립적인 회사로, 다른 기업들과 전략적 파트너십이나 투자로 인해 경영 활동 등에 영향을 받지 않는다"고 설명했다.
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구글, AI스타트업 앤스로픽 투자 '논란'⋯영국서 반독점 조사
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대만 TSMC, 중국 화웨이에 자사 반도체 넘긴 고객에 출하중단
- 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산)업체인 대만 TSMC는 이달 특정 고객용으로 제조한 반도체가 최종적으로 중국 통신업체 화웨이(華為技術)로 넘어간 것을 발견하고 이들 고객들에게 반도체 출하를 중단했다. 23일(현지시간) 블룸버그통신 등 외신들은 소식통을 인용해 대만 TSMC가 지난 10월 중순 자산 반도체가 화웨이 제품에 탑재된 것을 깨닫고 이 고객에게 반도체 출하를 중단했다고 보도했다. TSMC가 이 고객에게 반도체 출하를 중단한 것은 화웨이에 대한 기술유출의 방지를 목표로 한 미국의 제재조치에 위반할 가능성이 있기 때문이었다. TSMC는 이후 미국정부와 대만당국 양측에 이같은 사실을 통지했다. 익명의 소식통은 TSMC가 미국정부와 대만당국에 통지하고 이 문제에 관해 더욱 철저한 조사를 벌이고 있다고 전했다. 중국측에 반도체를 넘긴 이 고객이 화웨이를 대신해 규정을 위반한 것인지, 어디에 거점을 두고 있는지는 현재로서는 알 수 없다. 실리콘밸리에 본사를 둔 매체인 '더 인포메이션'은 최근 화웨이용으로 반도체를 제조하지 않았는지 미국정부가 TSMC에 대해 문의했다고 보도했다. 이번 TSMC의 문제발각으로 중국내 반도체개발에서 중국정부가 큰 기대를 주고 있는 화웨이가 어떻게 첨단 반도체를 입수했는지 새로운 의문이 생기고 있다. 캐나다 조사회사 테크인사이츠는 최근 화웨이의 최첨단 반도체 '어센드 910B'를 분해한 결과 TSMC의 반도체를 발견했다고 밝혔다. 테크인사이츠가 공식 리포트를 공표하기 전에 TSMC에 이 결과를 전했으며 TSMC가 이같은 사실을 몇 주 전에 미국 상무부에 보고했다는 것이다. TSMC는 지난 21일 이 문제로 자발적으로 상무부와 연락했다고 설명했다. TSMC는 2020년 9월 중반 이후 화웨이에 반도체를 공급하지 않았다고 설명했다. TSMC는 "현시점에서 당사가 어떠한 조사 대상이 되고 있다고는 인식하고 있지 않다"고 덧붙였다. 미국 상무부는 지난 22일 상무부 산업안전보장국이 미국의 수출규제위반의 가능성을 지적했다는 보도에 대해 파악하고 있다고 밝혔다. 상무부는 수출 규제 위반의 가능성이 보도되고 있다는 것을 알고 있지만 조사가 진행되고 있는지 여부에 대해서는 코멘트할 수 없다고 말했다. 미국 정부는 지난 2019년 안보상의 이유로 화웨이를 수출규제 리스트에 올렸다. 화웨이가 어떤 방식으로 TSMC 반도체를 얻었는지는 명확하지 않다.
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- 포커스온
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대만 TSMC, 중국 화웨이에 자사 반도체 넘긴 고객에 출하중단
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[먹을까? 말까?(71)] 과음, 만성 통증 부른다
- 과도한 음주는 만성 통증으로 이어질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 스크립스 연구소 연구팀은 과도한 음주가 알코올 금단 증상으로 인한 만성 통증을 유발할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 메디컬 익스프레스가 전했다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 약리학 연구(Pharmacological Research)에 게재됐다. 연구팀은 쥐를 이용한 동물 실험에서 알코올 섭취량과 금단 증상으로 인한 통증 민감도 사이의 연관성을 확인했다. 팀은 과도한 음주를 한 쥐와 적당한 음주를 한 쥐 두 가지 모델을 시험했다. 5주간 알코올을 섭취한 후 일부 쥐는 26일간 금주를 경험했다. 적적량의 알코올을 섭취한 쥐는 금단 증상 후 약 7일만에 통증 민감도가 정상으로 돌아왔지만, 과도한 음주를 한 쥐는 금단 증상 후에도 통증 민감도가 높게 유지되거나 영구적인 통증을 경험했다. 신경계내 화학 물질 변화와 관련 연구팀은 이러한 만성 통증이 신경계 내 호학 물질인 엔도카나비노이드(endocannabinoid)의 변화와 관련 있다는 사실을 밝혀냈다. 특히 엔도카나비노이드의 일종인 2-AG가 알코올 금단으로 인한 통증 치료에 유용한 약물 표적으로 활용될 수 있음을 시사했다. 마리사 로베르토 스크립스 연구소 신경과학과 교수는 "장기간의 알코올 섭취는 일시적으로 통증 만감도를 변화시키지만, 음주를 중단하면 회복될 수 있다"면서도 "하지만 과도한 음주는 알코올로 인한 변화를 되돌릴 수 없게 만들어 약물 치료가 필요할 수 있다"고 설명했다. 알코올 사용 장애, 코로나19 팬데믹 이후 증가 추세 미국에서는 약 2900만 명이 알코올 사용 장애(AUD)를 겪고 있으며, 코로나19 팬데믹 이후 그 수가 증가했다. 알코올 사용 장애는 신경병증성 통증을 유발하며, 알코올 금단 증상이 나타날 때 통증이 더 심해지는 경향이 있다. 특히 여성은 남성보다 알코올 사용 및 금단 증상 중 신경병증성 통증을 더 자주 경험하는 것으로 알려져 있다. 참고로 미국 인구조사국에 따르면 2024년 1월 1일 기준 미국 인구는 약 3억 3580만명이다. 즉, 미국 인구의 8.64%가 알코올 사용 장애를 겪고 있다는 뜻이다. 2-AG 조절 약물, 알코올 금단 관련 통증 치료제 가능성 제기 연구팀은 쥐의 등쪽 뿌리 신경절을 분석한 결과, 과도한 음주를 한 쥐에서 알코올 금단 후 2-AG 수치가 감소한 것을 발견했다. 2-AG 수치 감소는 통증 민감도 증가와 직접적인 연관성을 보였다. 이번 연구는 알코올 금단으로 인한 만성 통증의 메커니즘을 밝히고, 2-AG 조절 약물이 알코올 사용 장애 환자의 이질 통증에새로운 치료법이 될 수 있음을 제시했다는 점에서 의의가 있다. 연구팀은 향후 성별에 따른 차이를 추가로 연구하고, 2-AG 대사를 조절하는 분자들의 치료 가능성을 평가할 계획이다. 이번 연구는 지난 8월 적당한 음주도 건강에 해롭다는 연구 결과 이후에 나온 것이다. 미국의사협회저널(JAMA)은 지난 8월 12일 적당한 음주는 노년층에게 아무런 이점을 제공하지 않으며 오히려 질병 관련 사망 위험을 높이는 것으로 나타났다고 밝혔다. 이는 하루 한 두잔의 술, 특히 와인이 건강에 좋다는 통념을 뒤집는 것으로 주목된다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(71)] 과음, 만성 통증 부른다
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미국 아칸소주, '하얀 석유' 리튬 대량 발견…'전기차 혁명' 가속화?
- 미국 중남부 아칸소주(州)에서 현재 전 세계 수요량을 충족시키고도 남을 양의 리튬이 발견됐다. 21일(현지시간) 미 일간 뉴욕타임스(NYT) 보도에 따르면 미 지질조사국(USGS)과 아칸소주 정부는 미국 중남부 아칸소주에 대량의 리튬이 매장된 것으로 판단된다고 발표했다. USGS 소속 연구원들은 수질 테스트 및 머신 러닝을 이용한 연구 결과 아칸소주에 형성된 '스맥오버 지층' 일대에 약 500만∼1900만톤 가량의 리튬이 분포했을 가능성이 있다고 판단했다. 이는 현재 전 세계의 리튬 수요량을 충족시키고도 남을 양이라고 NYT는 전했다. 이 일대에서는 이미 엑손모빌을 포함한 몇몇 에너지 기업들이 리튬 생산을 위한 프로젝트 개발에 나선 상태다. 미국 당국은 이 지역에서 다른 에너지 자원을 추출하고 남은 소금물에서 리튬을 생산할 수 있다고 보고 관련 연구에 돌입해왔다. 전기차 배터리 등에 핵심 소재로 쓰이는 리튬은 대부분 호주와 남미에서 생산되며 가공 및 제조는 대부분 중국에서 이뤄진다. 이에 미국 바이든 행정부는 리튬이온 배터리 생산에 필요한 원자재를 자국 내에서 충당할 수 있도록 관련 작업을 지원해왔다. 데이비드 애플게이트 USGS 국장은 이날 성명에서 "(리튬) 수입을 대체하기 위한 미국 내 생산 증가 가능성은 고용 및 제조, 공급망 탄력성에 영향을 미칠 수 있다"고 말했다. 다만 이번에 발견된 리튬이 실제 생산으로 이어질 수 있을지는 리튬이 용해되어 있는 소금물에서 이를 곧바로 추출하는 기술의 개발 여부에 달린 것으로 보인다. 소금물에서 리튬을 추출하고 있는 칠레 등에서는 리튬이 용해된 소금물을 한 곳에 모아 증발시켜 남은 광물을 수집하는 식으로 리튬을 생산하는데, 이는 시간이 오래 걸릴 뿐더러 인근의 담수 공급 등 환경에도 악영향을 미칠 수 있다. 반면 엑손모빌 등 미국 업체들이 연구 중인 '리튬 직접 추출' 방식은 환경 피해 없이 빠른 속도로 리튬을 생산할 수 있지만 비용이 많이 드는 데다가 아직 기술이 완성되지 않아 대규모로 적용하는 데에는 어려움이 있다.
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- 산업
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미국 아칸소주, '하얀 석유' 리튬 대량 발견…'전기차 혁명' 가속화?
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[우주의 속삭임(73)] 지구에 떨어지는 운석, 대부분 '같은 곳'에서 왔다?
- 밤하늘을 가로지며 떨어지는 유성은 늘 보는 사람들을 매료시킨다. 그렇다면 지구에 도달해 밤하늘을 환하게 밝히는 유성은 과연 어디에서 왔을까? 우리 말에 유성과 별똥별이 있다. 일반적으로 비슷한 의미로 혼동하기 쉽지만 유성과 별똥별은 엄밀히 말하면 다른 뜻이다. 우주 공간을 돌아다니는 아주 작은 먼지나 돌멩이를 유성체라고 한다. 유성체가 지구 대기권으로 진입하면서 공기와의 마찰로 인해 빛을 내는 현상을 유성이라고 한다. 유성체가 대기 중에서 완전히 타지 않고 지표면까지 떨어진 것을 운석, 우리말로는 별똥별이라고 부른다. 매년 약 1만7000개의 유성이 지구 대기권에 진입하며, 그중 일부는 지표면에까지 도달한다. 과학자들은 이러한 운석을 통해 우주의 비밀을 탐구한다. 운석의 기원은 달이나 화성 등 다양하지만 대부분은 소행성에서 유래한다고 PHYS가 전했다. 최근 네이처(Nature)지에 발표된 두 연구는 이러한 운석의 기원을 더욱 명확히 밝혀냈다. 체코 카렐 대학교의 미로슬라프 브로즈(Miroslav Brož)와 유럽 남방 천문대의 미카엘 마셋(Michaël Marsset)이 이끄는 연구팀은 대부분의 운석이 소수의 소행성, 심지어는 특정 소행성에서 비롯되었다고 밝혔다. 이는 지구와 태양계 역사를 형성한 사건들에 대한 이해를 넓히는 데 기여한다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다. 운석이란 무엇인가? 앞서 설명했듯이 유성이 지구 표면에 도달하면 '운석(meteorite)'이라고 부른다. 운석은 크게 석질운석, 철질운석, 석철질 운석 세 가지로 나뉜다. 석질운석 중 가장 흔한 종류는 '콘드라이트(chondrites)'로, 용융된 액체 방울 형태의 구형 입자를 포함하며 전체 운석의 85%를 차지한다. 대부분은 '일반 콘드라이트'로 철 함량과 광물 성분에 따라 H, L, LL의 세 가지 유형으로 나뉜다. '탄소질 콘드라이트(Carbonaceous chondrites)'는 점토 광물에 다량의 물과 아미노산 같은 유기물을 함유하고 있으며, 용융되지 않는 태양계 초기의 먼지 샘플이다. 반면 '아콘드라이트(achondrites)'는 콘드라이트와 달리 구형 입자가 없으며, 행성체에서 용융 과정을 거쳤다. 운석의 주요 공급원 '소행성대' 태양 주위를 공전하는 작은 천체인 소행성은 운석의 주요 공급원이다. 행성처럼 태양 주위를 돌지만, 행성보다 훨씬 작고 모양도 불규칙적인 경우가 많다. 대부분의 소행성은 화성과 목성 궤도 사이에 있는 '소행성대(Asteriod belt)'에 모여있으며, 목성의 중력에 의해 궤도를 돌고 있다. 목성과의 상호작용은 소행성 궤도를 교란시켜 충돌을 유발하고, 그 결과 발생한 파편들이 모여 '돌무더기 소행성'을 형성한다. 최근 하야부사와 오시리스-렉스 탐사선은 이러한 소행성에서 샘플을 채취해 지구로 가져왔다. 과학자들은 이룰 통해 특정 소행성 유형과 지구에 떨어지는 운석 사이의 연관성을 확인했다. 석질운석과 S형 소행성은 소행성대 안쪽에, 탄소질 콘드라이트와 유사한 C형 소행성은 바깥쪽에 분포한다. 소행성 '코로니스'와 '마살리아' 이번의 새로운 두 연구는 일반 콘드라이트 유형의 기원을 특정 소행성군, 특히 '코로니스'와 '마살리아' 소행성군으로 추적했다. 이는 운석 궤적 분석, 개별 소행성 관측, 모체 궤도 진화 모델링 등의 복잡한 과정을 통해 이루어졌다. 브로즈가 주도한 연구에 따르면 일반 콘드라이트는 3000만년 전에 발생한 지름 30km 이상의 소행성 충돌에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 상세한 컴퓨터 모델링에 따르면 코로니스와 마살리아 소행성군은 적절한 크기의 천체를 가지고 있으며 지구에 운석을 공급할 수 있는 위치에 있다. 특히 코로니스 소행성군의 '코로니스'와 '카린'은 H 콘드라이트의 주요 공급원일 가능성이 높으며 마살리아(L)와 플로라(LL) 계열은 L- 및 LL- 콘드라이트의 주요 공급원이다. 마셋이 주도한 연구는 마살리아에서 발견된 L 콘드라이트 운석의 기원에 대해 자세히 설명한다. 연구팀은 화성과 목성 사이의 소행성대에서 분자의 지문이 될 수 있는 특징적인 빛의 세기인 분광 데이터를 수집했다. 그 결과 지구에 있는 L 콘드라이트 운석의 구성이 마살리아 소행성 계열의 운석과 매우 유사하다는 사실이 밝혀졌다. 그런 다음 과학자들은 컴퓨터 모델링을 사용하여 약 4억 7000만 년 전에 발생한 소행성 충돌이 마살리아 소행성군을 형성했음을 보여주었다. 우연히도 이 충돌로 인해 스웨덴의 오르도비스기 석회암에서 풍부한 화석 운석이 발견되기도 했다. 이러한 연구 결과는 지구에 떨어지는 운석의 기원을 밝히고 태양계 형성 과정에 대한 이해를 높이는 중요한 역할을 한다. 또한 향후 운석의 기원 소행성을 탐사하는 임무의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[우주의 속삭임(73)] 지구에 떨어지는 운석, 대부분 '같은 곳'에서 왔다?
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[기후의 역습(75)] 2024년 북극 해빙, 사상 최저치 기록⋯지구 위기 심화
- 북극과 남극은 2024년 대규모의 빙하를 잃었으며, 북극 해빙(바다위 빙하)은 기록상 7번째로 낮은 수준에 도달했다고 사이테크데일 리가 전했다. 극지방 얼음의 지속적인 감소는 얼음 반사에 의해 일어나는 광범위한 생태계 변화와 지구 온난화를 심화시킨다. 북극 해빙은 지난 여름 북반구에서 거의 역사적으로 가장 낮은 수준으로 후퇴, 지난 9월 11일 올들어 최소 수준으로 녹았다. 이는 나사(NASA) 및 국립 눈과 얼음 데이터 센터(NSIDC: National Snow and Ice Data Center)에서 밝혀낸 것으로, 수십 년 동안 지속되어 온 북극해의 얼음 감소 추세를 극명하게 드러내고 있다. 북극 해빙은 연중 계절 변화에 따라 확장과 수축을 반복한다. 전문가들은 이러한 변화를 관측해 북극이 기온과 해수 온도 상승, 계절에 따른 얼음의 변화를 추적한다. 지난 46년 동안 위성에서 수집한 데이터 관측은 일관된 패턴을 보여준다. 여름철에는 당연히 더 많이 녹고 겨울철에는 얼음 형성이 과거에 비해 크게 줄어들었다는 사실이다. ◇ 북극 해빙 감소의 영향 해빙 변화를 실시간 추적한 결과, 극지 야생동물 서식지의 손실과 변화부터 북극 지역사회와 국제무역로에 미치는 영향에 이르기까지 광범위한 영향이 드러났다. 올해 북극 해빙은 최소 428만 평방킬로미터까지 줄었다. 이는 1981~2010년 여름이 끝날 무렵의 평균인 622만 제곱킬로미터보다 약 194만 제곱킬로미터 정도 줄어든 수치다. 이는 알래스카주보다 더 넓은 면적이다. 해빙 면적은 얼음 비중이 최소 15% 이상인 바다의 총면적을 말한다. 참고로 알래스카 주는 미국에서 가장 큰 주이며 서울 면적의 약 770배, 한반도 전체 면적의 약 7.7배에 달하는 엄청난 크기이다. ◇ 해빙의 추세와 측정 위성 기록에서 7번째로 낮았던 올해의 최소치는 2012년 9월에 기록된 역대 최저치인 339만 제곱킬로미터보다 높은 수준이었다. 해빙 면적은 해마다 변동이 있을 수 있지만, 1970년대 후반 위성의 기록이 시작된 이후 감소 추세를 보였다. NSIDC에 따르면, 그 이후로 해빙 손실은 연간 약 7만 7800제곱킬로미터에 달했다. 과학자들은 현재 미국 국방기상위성 프로그램의 위성에 탑재된 수동 마이크로파 센서 데이터와 나사 및 국립해양대기청(NOAA)이 공동으로 운영하는 님버스-7 위성의 과거 데이터를 사용해 해빙 범위를 측정한다. 나사 고다드 우주비행센터의 빙하권 과혁연구실 소장인 네이선 커츠는 해빙이 줄어들 뿐만 아니라 점점 젊어지고 있다고 지적한다. 커츠는 "현재 북극해의 얼음 대부분은 얇으며 1년차 얼음으로, 더운 계절을 견뎌내기 어렵다. 3년 이상 된 얼음은 훨씬 적다"고 말했다. 위성의 우주 고도계로 수집한 얼음 두께 측정 결과, 가장 오래되고 두꺼운 얼음의 대부분이 이미 사라졌다. 나사의 제트추진연구소에서 실시한 새로운 연구에 따르면 해안에서 멀리 떨어진 북극 중앙의 가을 해빙은 현재 두께가 약 1.3m로, 1980년의 최고치인 2.7m에 비해 크게 얇아졌다. ◇ 남반구의 얼음 상태도 위험 남극 지역의 해빙도 2024년에 낮아졌다. 과학자들은 남반구의 가장 어둡고 추운 계절, 얼음이 광범위하게 늘었어야 할 시기에 해빙이 기록적으로 낮았음을 발견했다. 남극 대륙 주변의 얼음은 지난 9월 19일 올해 최대 면적에 도달했을 가능성이 높다. 그 때를 기준한 얼음의 증가는 1716만 제곱킬로미터에서 멈췄다. 올해의 최대 얼음 면적은 위성 기록 기존으로 두 번째로 낮았으며 지난해 9월에 기록된 겨울철 최저 기록인 1696만 제곱킬로미터보다 높았다. 1981~2010년 사이의 평균 최대 면적은 1871만 제곱킬로미터였다. 2024년의 미미한 증가는 최근의 하락 추세를 연장하고 있다. 2014년 이전까지만 해도 남극의 해빙은 10년마다 약 1%씩 증가하고 있었다. 2014년 이후 얼음 성장은 급격히 감소했다. 과학자들은 이런 역전의 원인을 파악하는데 주력하고 있다. 이어지는 얼음 손실은 남극해의 상황이 장기적으로 변하고 있음을 암시하며, 이는 전 지구적 기후 변화로 인한 것으로 보인다. 남극해에 지구 온난화가 본격화되고 있는 것이다. 북극과 남극 모두에서 얼음 손실이 상황을 악화시키고 있다. 해빙은 태양 에너지의 대부분을 우주로 반사하는데, 얼음이 녹은 바닷물은 태양빛의 90%를 흡수하기 때문이다. 햇빛에 노출된 바다가 많아질수록 수온이 상승하고 해빙 성장은 더욱 지연된다. 해빙 손실은 북극의 열을 올리고 있으며, 북극의 기온은 전 세계 평균의 약 4배 상승했다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(75)] 2024년 북극 해빙, 사상 최저치 기록⋯지구 위기 심화
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[우주의 속삭임(72)] 화성, 얼음 아래 생명체 존재 가능성⋯NASA 연구 결과 발표
- 화성에 과연 생명체가 존재할 수 있을까? 화성은 태양계에서 지구와 가장 닮은 행성으로, 붉은색 표면과 극지방의 만년설, 과거 물이 흘렀던 흔적 등 다양한 특징을 가지고 있다. 화성은 표면에 산화철이 풍부해 붉게 보인다. 이 때문에 '붉은 행성'이라는 별명을 가지고 있다. 과거에 물이 존재했던 흔적이 발견되면서 생명체가 존재했거나, 존재할 가능성이 제기되고 있다. 미국 항공우주국(나사·NASA)은 최근 홈페이지를 통해 화성 표면의 얼음 아래에 미생물이 서식할 수 있는 환경이 조성될 수 있다는 가능성을 제시했다고 밝혔다. NASA 연구진은 컴퓨터 모델링을 통해 화성의 얼음을 투과하는 햇빛의 양이 얼음 아래 얕은 물웅덩이에서 광합성을 일으키기에 충분하다는 것을 보여주었다. 지구에서도 얼음 내부에 형성된 유사한 물웅덩이에서 조류, 균류, 미세한 시아노박테리아(남조류) 등 광합성을 통해 에너지를 얻는 다양한 생명체가 발견됐다. 이 연구의 주요 저자인 NASA 제트추진연구소의 아디티아 쿨러는 "우주 어딘가에서 생명체를 찾고 있다면, 화성의 얼음층은 가장 근접하기 쉬운 장소 중 하나일 것"이라고 말했다. 화성 먼지 쌓인 얼음층 주목 연구진은 화성의 먼지가 섞인 얼음층에 주목했다. 나사에 따르면 화성에는 얼어붙은 물과 얼어붙은 이산화탄소라는 두 가지 얼음이 존재한다. 쿨러와 그의 동료 연구진은 네이처 커뮤니케이션즈 지구와 환경(Nature cummunications Earth & Environment)에 게재된 논문에서 과거 수백만년 동안 화성의 빙하기에 눈과 먼지가 섞여 표면에 떨어져 형성된 얼음층을 조사했다. 먼지 입자는 깊은 곳까지 햇빛이 도달하는 것을 막을 수 있지만, 표면 근처에서는 햇빛을 흡수해 얼음을 녹이고 얕은 웅덩이를 만들 수 있다. 지구에서도 먼지가 섞인 얼음에서 '크라이오코나이트(Cryconite) 구멍' 이라는 작은 공간이 형성되는 현상이 흔히 관찰된다. 바람에 날린 먼지 입자가 얼음에 쌓이고 햇빛을 흡수하면서 얼음이 녹아 물 웅덩이가 만들어지는 것이다. 어두운 먼지는 주변 얼음보다 더 많은 햇빛을 흡수해 얼음이 따뜻해지고 표면 아래 몇 피트까지 녹을 가능성이 있다. 이러한 물웅덩이는 조류 등 단순한 생명체에게 생존에 필요한 환경을 제공한다. 연구진은 이러한 현상이 화성에서도 일어날 수 있으며, 먼지가 섞인 얼음층 아래 3m 깊이까지 광합성이 가능할 정도의 햇빛이 도달할 수 있다고 분석했다. 또한, 얼음층은 얕은 물웅덩이의 증발을 막고 유해한 방사선으로부터 생명체를 보호하는 역할도 할 수 있다. 연구진은 화성의 북반구와 남반구의 위도 30도에서 60도 사이 지역에서 이러한 얼음층이 존재할 가능성이 높다고 예측했다. 쿨러는 앞으로 실험실에서 화성의 먼지가 섞인 얼음을 재현해 추가 연구를 진행하고, 화성에서 얕은 물웅덩이가 존재할 가능성이 높은 지역을 지도로 만들어 미래의 탐사 목표를 설정할 계획이다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(72)] 화성, 얼음 아래 생명체 존재 가능성⋯NASA 연구 결과 발표
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[기후의 역습(73)] 과학계, 해양 열파 견디는 산호초 번식 성공⋯"온실가스 감축 시급"
- 선택적 번식을 통해 내열성이 강한 산호가 탄생할 것으로 보인다. 뉴캐슬 대학교의 코랄어시스트 랩(Coralassist Lab) 연구진이 주도해 성체 산호를 선택적으로 번식시켜 내열성을 강화하는 방법을 세계 최초로 찾아냈다고 PHYS가 전했다. 연구에는 호주 빅토리아 대학교, 영국 런던의 호니먼 박물관 및 정원, 팔라우 국제 산호초 센터, 더비 대학교, 엑서터 대학교 등이 협력했다. 찾아낸 방법은 성체 산호가 강렬한 해양 열파에서도 살아남을 수 있는 능력을 키우는 것이다. 번식 노력은 성공적이었으며, 성체 산호 자손의 내열성을 향상시키는 것이 단일 세대에서도 가능하다는 사실을 보여주었다. 이 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션 저널에 게재됐다. 물론 연구의 초기이기 때문에 기후 변화로 예상되는 미래의 해양 열파에 비하면 개선폭은 미미했다는 자평이다. 연구진은 지구 온실가스 배출량을 빠르게 줄이는 것만이 온난화를 완화하고 산호가 적응할 수 있는 기회를 제공하는 절대적인 요건이라고 강조했다. 뉴캐슬 대학교의 리엄 락스 박사는 "산호의 선택적 번식은 가능하지만, 만병통치약은 아니며 번식 효과를 극대화하기 위해 더 많은 연구가 필요하다"면서 "동시에 온실가스 배출을 급속히 감축하는 것이 필요하다"라고 강조했다. 뉴캐슬 대학교의 산호초 생태학 교수인 제임스 게스트 박사는 "연구 결과는 선택적 번식이 산호 개체군 회복력을 향상시키는 실행 가능한 도구가 될 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 그러나 여전히 극복해야 할 과제가 많다는 지적이다. 인위적인 개입의 효과는 긴급한 기후 조치에 의해 결정되기 때문에 변수가 많다. 생물에 대한 선택적 육종은 바람직한 특성을 가진 동식물을 생산하기 위해 인간에 의해 수천 년 동안 실행돼 왔다. 이번에는 자연 보호, 특히 산호초 생존을 위한 방법으로 고려되고 있다. 해양 생태계는 기후 변화 영향의 최전선에 있다. 산호는 특히 해양 생태계의 중심에 있는데, 해양 열파에는 매우 민감하다. 기후 변화는 산호의 대량 백화 및 사망을 유발할 수 있다. 이미 전 세계적으로 산호초 감소가 심각한 상황이다. 연구진은 산호의 두 가지 다른 특성에 대한 선택적 번식 실험을 수행했다. 하나는 짧고 강렬한 열 노출(10일, 섭씨 3.5도 상승)에 대한 내성이고 다른 하나는 자연 해양 열파에 더 일반적인 덜 강렬하지만 장기간 노출(1개월, 섭씨 2.5도 상승)에 대한 내성이었다. 연구진은 낮은 열 내성보다는 높은 열 내성을 가진 부모 군체를 선택하면 자손의 내성이 증가한다는 것을 발견했다. 이 결과는 10일 및 1개월 노출 모두에 적용됐다. 연구 결과 이론적으로 열 내성은 한 세대 내에 주당 약 섭씨 1도씩 향상될 수 있다. 그러나 이 수준의 내성 향상은 끊임없는 온난화에 적응하기에 충분하지 않을 가능성이 크다. 연구 결과, 단기 스트레스 내성을 위한 선택적 번식은 장기간 열 스트레스 노출에서 자손 산호가 생존할 수 있는 능력을 향상시킨다는 증거를 보여주지는 않았다. 유전적 상관관계가 발견되지 않았기 때문에, 이러한 특성은 독립적인 유전적 통제 하에 있는 것으로 보인다. 이는 중요한 의미를 갖는다. 개입이 번식을 위한 내열성 군체를 효과적으로 식별할 수 있는 저렴하고 빠른 분석의 이점을 얻을 수 있기 때문이다. 그러나 이러한 분석법이 자연적인 해양 열파에 대한 성체 산호군의 생존을 예측하지 못할 경우 관리 개입에 심각한 문제가 된다. 코랄어시스트 랩의 아드리아나 휴마네스 박사는 "선택적 번식을 성공적으로 구현하기 전까지 많은 작업이 남아 있다. 어떤 특성을 우선시하고 그 특성이 유전적으로 어떻게 연관되는지 결정하기 위해서는 더 깊은 이해가 필요하다"고 강조했다.
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- IT/바이오
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[기후의 역습(73)] 과학계, 해양 열파 견디는 산호초 번식 성공⋯"온실가스 감축 시급"
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[기후의 역습(72)] "지구 온난화 맞긴 맞는데"⋯통계가 드러낸 '불편한 진실'
- 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 기록적인 폭염이 발생한 것을 감안하면 지구 온난화가 극심한 현실인 것으로 보인다. 통계학자를 포함한 국제 연구진이 이를 검증하는 연구를 진행했다고 전문 사이트 PHYS가 전했다. 연구진은 지난 반세기 동안 지구 온난화가 통계적으로 감지할 수 있는 속도로 증가했는지, 또는 급증했는지를 조사했다. 영국 랭커스터 대학교 통계학자와 미국 UC 산타크루즈 캠퍼스의 연구진이 주도한 국제 연구진에 따르면 지구가 점점 뜨거워지고 있는 것은 맞지만, 통계적으로 볼 때 안정적인 속도로 진행되고 있다는 결론이다. 통계적으로 '급속도'라고 정의할 수 있는 가속화된 속도는 아니라는 것이다. 이 연구 결과는 최근 커뮤니케이션스 지구와 환경(Communications Earth & Environment) 저널에 게재됐다. 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 기록적인 기온과 폭염이 발생했다. 데이터에 따르면 2023년은 1850년 측정과 기록이 시작된 이래 가장 더운 해였다. 역사상 가장 더웠던 10년이 모두 최근 10년 동안 발생했다. 이러한 기록적인 온도는 지구 온난화 속도가 급증했는지에 대한 논쟁을 불러일으켰다. 일부 전문가는 최근 15년 동안 가속화되었다고 주장했다. 그러나 이번 연구진의 연구 결과는 '급증' 또는 '가속'이라고 정의할 수 있는 통계적 증거가 부족하다는 사실을 보여준다. 연구진을 이끈 UC 산타크루즈의 해양 과학부문 클로디 불뢰외 교수는 "최근 기록적인 온도가 발생한 것은 엄연한 사실이고 지구 온난화가 가속화되고 있을 가능성은 여전히 있다. 그러나 우리는 가속도의 규모가 통계적으로 너무 작거나 아직 강력하게 감지할 수 있는 충분한 데이터가 없다는 것을 발견했다"고 밝혔다. 연구진은 나사(NASA)와 미국해양대기청(NOAA) 등 지구 표면의 평균 온도를 추적하는 4대 주요 기관의 지구 표면 온도 평균을 엄밀하게 분석했다. 온도 추적은 1850년부터 시작됐다. NOAA에 따르면 1850년 이후 지구 온도는 10년마다 화씨 0.11도(0.0556℃)씩 상승했다. 연구는 기후 변화를 모니터링하기 위해 널리 사용하는 '지구 평균 표면 온도(GMST)'를 분석했다. GMST는 시간이 지남에 따라 상승하는 경향이 있는데, 주요 화산 폭발 및 엘니뇨 현상 등 지구 온도에 영향을 미치는 자연 현상으로 인해 장기적인 추세를 중심으로 변동하는 문제점도 보인다. 따라서 온난화 속도의 자연적 변동성과 진정한 근본적 변화를 구별하는 것은 통계학적 과제다. 연구진은 일시적인 변동이 상당 기간에 걸쳐 유지하면 온난화 급증을 통계적으로 감지할 수 있다고 간주했다. 온도 그래프의 기울기가 급격히 상승하고 상당 기간 유지되면 뚜렷하게 관측된다. 연구진은 단기 평균 온도 변동을 고려하고 다양한 통계적 방법을 사용, 조사 대상 연도의 온난화 증가 수준을 파악해 임계값을 결정했다. 임계치를 넘어서면 온난화가 '급속히' 진행되었음을 나타낸다. 연구진은 1970년대 이후 최근까지의 온도 기록 분석에 이 임계값을 적용, 온도 변화 추세가 임계치를 넘었는지 확인했다. 그 결과 임계값을 넘었던 해는 없었던 것으로 드러났다. 랭커스터 대학교의 레베카 킬릭 통계학 교수는 "일반적으로 사용되는 통계적 접근 방식을 적용해 보았을 때 온난화가 가속화되고 있다는 엄격한 통계적 증거는 없다"고 지적했다. 연구진은 분석 결과가 지구 온난화 급증의 한가운데에 있다는 통계적 증거를 보여주지는 않지만, 기후 변화의 현실까지 반박하는 것은 아니라고 강조했다. 보고서는 "지구는 인간 활동으로 인해 현재 가장 뜨겁다. 우리의 분석도 지구가 분명히 지속적으로 온난화되고 있음을 보여준다"고 지적했다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(72)] "지구 온난화 맞긴 맞는데"⋯통계가 드러낸 '불편한 진실'
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[신소재 신기술(120)] 염수 폐수를 콘크리트로 변환하는 혁신 기술 나왔다
- 핀란드의 오울루 대학교(University of Oulu) 연구진이 알칼리 활성화를 통해 농축 염수를 안정화해 콘크리트로 변환하는 새로운 처리 기술을 개발했다고 전문 매체 아조빌드가 전했다. 개발된 기술은 염수 폐수를 시멘트 바인더에 통합하는 혁신적 솔루션이라는 평가다. 이 연구 결과는 담수화(Desalination) 저널에 게재됐다. 연구 보고서에 따르면 광산 및 산업에서 나오는 염수 폐수를 결합, 광산 매립과 같은 다양한 용도에 사용할 수 있는 다른 유형의 시멘트 바인더를 만들 수 있다. 일종의 신소재 콘크리트인 셈이다. 이를 통해 매우 농축된 소금 용액을 고체 형태로 안전하게 결합, 비용을 절약하고 환경을 개선할 수 있다. 광업, 재가공 및 배터리 생산과 같은 여러 산업 분야에서는 일반적으로 나트륨, 황산염 및 염화물 등 세 가지 요소가 포함된 염수 폐수를 대량으로 생산한다. 이러한 분야는 녹색 친환경 및 디지털 전환이 특히 필요하다. 이러한 염 자체는 환경에 위험하거나 해롭지는 않다. 동일한 염분이 바닷물에도 널리 퍼져 있다. 그러나 발트해의 낮은 염도, 특히 내륙 담수에서는 생물군에 해로울 수 있다. 예를 들어, 지난 2012년 핀란드 광산업체 탈비바라(Talvivaara)의 광산 사고 이후 소금에 오염된 호수는 영구적으로 성층화돼 호수 바닥의 산소 결핍을 초래할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 제안된 기술은 칼슘, 실리콘, 알루미늄이 풍부한 원료를 소금물 및 소량의 수산화나트륨과 결합한다. 결과적으로 콘크리트 바인더로 사용할 수 있는, 충분한 강도를 가진 페이스트가 생산된다. 농축 염수, 나트륨, 황산염 및 염화물의 주요 성분은 고체 구조에서 매우 잘 안정화되고 수용성을 잃는 것으로 밝혀졌다. 수용성을 잃는다는 것은 물에 녹지 않아 견고함을 유지한다는 의미다. 이 연구에서는 또한 알칼리 활성 페이스트의 강도가 염도가 높을수록 증가한다는 사실도 발견했다. 단점은 소금이 부식을 일으킬 수 있기 때문에, 이러한 종류의 콘크리트에는 표준 강철 보강재를 사용할 수 없다는 것이다. 염분에 강한 소재가 필요하다. 채취하고자 하는 금속이나 소재를 분리한 후 광산에 남아 있는 폐기물, 즉 광산 잔여물은 별도의 저장지로 옮겨진다. 이 잔여물에는 종종 알칼리 활성화에 필요한 원소인 칼슘, 실리콘, 알루미늄이 대량으로 포함되어 있다. 광산 잔여물은 콘크리트 및 건설 부문에서 점차 활용이 늘면서 인기를 얻고 있다. 신소재와 광산 수질 정화 연구를 진행하고 있는 오울루 대학교가 이번에 제시한 해법은 건설 부문에 새로운 바람을 일으킬 가능성이 높다고 한다. 한편 이번 연구는 유럽연합(EU)의 '차세대(NextGeneration) EU 프로그램'이 공동으로 자금을 지원하는 카이파(KaiPa) 프로젝트의 일부로 수행됐다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(120)] 염수 폐수를 콘크리트로 변환하는 혁신 기술 나왔다
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[우주의 속삭임(70)] 달 내부에 녹은 암석층 존재 가능성⋯중력 측정 분석 결과 뒷받침
- 달의 지각 아래 내부 구조는 무엇으로 이루어져 있을까. 지구 내부에는 녹은 암석층이 존재하며, 이는 지표면의 지각판 운동을 일으키는 원인으로 알려져 있다. 과학자들은 그동안 달에도 지구처럼 핵과 고체 외층 사이에 녹음 암석층이 존재하는 지에 대한 연구를 진행해왔다. 미 항공우주국(나사·NASA) 고다드 우주 비행 센터와 애리조나 대학의 연구팀은 최근 지구와 태양의 중력에 대한 달의 반응을 분석한 결과, 달 내부의 깊은 곳에 녹은 암석층이 존재할 가능성을 뒷받침하는 새로운 증거를 제시했다. 해당 내용에 대해서는 사이언스얼라트와 스페이스닷컴 등이 보도했다. 이번 연구를 통해 지구의 바닷물이 달과 태양의 중력에 의해 주기적으로 상승하고 하강하는 것처럼, 달도 조석력의 영향을 받는다는 것이 밝혀졌다. 다만, 지구처럼 바다가 없기 때문에 달의 조석 현상은 미묘하지만 모양과 중력의 변화를 통해 확인할 수 있다. 연구 결과 달의 맨틀은 조수처럼 오르락내리락하는 두껍고 끈적끈적한 영역을 갖고 있는 것으로 드러났다. 달의 조석력에 반응하는 방식은 내부 구조와 밀접한 관련이 있다. 연구팀은 지구와 태양에 대한 달의 조석 반응으로 분석하면 표면 아래에 무엇이 있는 지 단서를 얻을 수 있다는 점에 주목했다. 기존 연구에서는 한 달 동안 달의 조석 변화를 측정했지만, 이번 연구에서는 나사의 위성 기반 GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory) 미션과 달 정찰 궤도선(Lunar Reconnaissance Orbiter)을 통해 1년 동안의 데이터를 수집했다. 연구팀은 달의 월별 및 연간 형태 변화, 중력장 변화, 평균 밀도 등의 정보를 종합해 내부 구조를 시뮬레이션했다. 그 결과 달의 맨틀 하부에 부드러운 층을 포함했을 때 관측된 중력 측정값을 더 정확하게 재현할 수 있었다. 이는 달 내부 깊은 곳에 점성을 가진 물질 층이 존재할 가능성이 높음을 시사한다. 연구팀은 달 내부의 이러한 녹은 층이 티타늄이 풍부한 광물인 일메나이트(ilmenite)로 구성되었을 것으로 추측하고 있다. 하지만 이 층의 열원이 무엇인지, 정확한 구성 성분은 무엇인지 등이 여전히 풀어야 할 과제로 남아 있다. 해당 연구는 AGU 어드밴시스(AGU Advances)에 게재됐다. 한편, 일메나이트는 티타늄과 철의 산화 광물로 화학식은 FeTiO3이다. 일메나이트는 티타늄의 주요 광석이며, 이산화 티타늄(TiO2) 생산의 주원료다. 이산화 티타늄은 페인트, 잉크, 플라스틱, 종이, 선크림, 식품, 화장품 등 다양한 분야에서 사용된다. 일메나이트는 러시아의 일멘 산맥에서 처음 발견되어, 이름이 붙여졌다. 아폴로 우주선이 가져온 달에서 채취한 암석에서 상당량의 일메나이트가 발견됐다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(70)] 달 내부에 녹은 암석층 존재 가능성⋯중력 측정 분석 결과 뒷받침
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[퓨처 Eyes(53)] 세계 최초, 나노 크기 물방울 생성 실시간 포착
- 수소와 산소를 결합하는 과정을 통해 나노크기의 물방울 생성 장면이 처음으로 포착됐다. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 은백색 금속인 팔라듐(Pd)을 이용해 수소와 산소를 결합, 나노 크기의 물방울을 실시간으로 생성하는 과정을 세계 최초로 관찰하고 촬영하는 데 성공했다. 이 연구는 심우주 탐사에서 물을 생산하는 혁신적인 기술로 활용될 가능성을 제시하며 주목받고 있다. PHYS.org, IFL사이언스, 사이언스 얼러트 등 다수 외신이 이 같은 내용을 중점적으로 다루었다. 팔라듐 반응으로 나노 물방울 생성 물(H₂O)의 성분은 간단하다. 수소 원자 2개와 산소 원자 1개를 섞으면 지구 생명체 유지에 가장 중한 물 분자가 만들어진다. 연구팀은 팔라듐 반응을 직접 관찰하기 위해 20나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 너비의 팔라듐 조각 표면에 수소와 산소 원자를 추가하고 멤브레인을 사용해 이어지는 상호작용을 포착했다. 팔라듐은 수소를 흡수하고 저장하는 능력이 뛰어난 금속으로, 수소가 팔라듐 구조 내부로 들어가 산소와 빠르게 결합하면서 물을 생성한다. 이번 연구에서는 벌집 모양의 나노 반응기와 초박막 유리 멤브레인을 사용해, 팔라듐 표면에서 수소와 산소가 결합해 물방울을 형성하는 과정을 실시간으로 시각화했다. 연구팀은 고진공 투과 전자 현미경을 이용해 이 극미세 반응을 관찰했다. 벌집 모양의 나노 반응기는 기체 분자를 가두어 서로 반응하게 한 후, 그 과정을 초박막 멤브레인을 통해 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 구현했다. 이를 통해 연구팀은 팔라듐이 수소와 산소를 빠르게 물로 변환하는 나노 단위의 과정을 확인했다. 전자 에너지 분광법을 통한 분석 연구팀은 팔라듐 표면에서 생성된 나노 크기의 물방울을 전자 에너지 분광법(EELS)을 사용해 분석했다. 이 방법은 전자를 시료에 쏘아 전자의 에너지 손실을 측정함으로써 시료의 화학적 결합 상태를 파악하는 기술이다. 이를 통해 연구팀은 팔라듐 표면에서 발생하는 물 분자의 결합 상태와 생성 과정을 정밀하게 관찰할 수 있었다. 이는 또한 인도의 달 탐사선 찬드라얀 1호가 달에서 물의 존재를 확인하는데 사용된 것과 동일한 기술이기도 하다. 2008년 발사된 찬드라얀 1호는 얼름, 헬륨-3을 포함한 달의 자원을 조사했다. 물은 인류 생존에 중요한 요소로 과학자들은 달의 남극에서 상당한 양의 물을 발견했으며, 미래의 우주 임무에서 달의 물을 활용하는 점에 주목하고 있다. 게다가 지난 2023년 8월 23일 찬드라얀 3호가 달에서 물이 풍부한 지역으로 알려진 남극 지역에 세계 최초로 착륙해 달 탐사의 새로운 이정표를 세웠다. 우주에서 물 생성 응용 가능성 이번 연구는 심우주 탐사에서 물을 현지에서 생산할 수 있는 가능성을 열었다. 팔라듐을 이용해 수소를 미리 우주선에 저장해두면, 우주 비행사들은 산소만 추가해 식수를 생산할 수 있는 방법을 제시한 것이다. 이는 달, 화성,목성 탐사와 같은 장기 우주 미션에서 중요한 자원 확보 방식으로 활용될 수 있다. 연구의 시니어 저자인 노스웨스턴 대학교 비나약 드라비드 교수는 "나노 규모의 물방울을 직접 시각화함으로써, 극한의 반응 조건 없이도 가스와 금속 촉매를 사용해 빠르게 물을 생성할 수 있는 최적의 조건을 파악할 수 있었다"고 밝혔다. 그는 "이 기술은 우주 환경뿐만 아니라, 수소 연료 전지와 같은 에너지 생산 기술에도 중요한 영향을 미칠 것"이라고 덧붙였다. 팔라듐의 촉매 역할과 수소 에너지 팔라듐은 연성과 전성이 뛰어나 가공하기 쉽고, 내부식성이 강하며 고온에서도 안정적이다. 특히 촉매 활성이 뛰어나 다양한 화학 반응에 활용되며, 수소를 흡수하는 능력 덕분에 최근 수소 에너지와 연료 전지 분야에서 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 이번 연구는 팔라듐이 수소와 산소를 결합해 물을 생성하는 속도가 수소와 산소의 주입 순서에 따라 크게 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 이는 우주 공간과 같은 특수 환경에서 물을 효율적으로 생산하는 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다. 영화 '마션'의 현실화 연구팀은 영화 '마션'에서 주인공 마크 와트니(맷 데이먼 분)가 화성에서 로켓 연료를 태워 수소를 추출하고 산소와 결합해 물을 만든 장면을 언급하며, "우리 기술도 극한 환경 없이 팔라듐과 기체만으로 물을 생성할 수 있다"고 설명했다. 이는 우주 탐사에서 더 간단하고 효율적인 물 생산 방법을 제시한 것이다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재되었으며, 향후 우주 탐사 및 수소 에너지 분야에서 중요한 응용 가능성을 제시하고 있다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(53)] 세계 최초, 나노 크기 물방울 생성 실시간 포착
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[우주의 속삭임(69)] 화성, 왜 생명체가 살 수 없게 됐나?
- 현재 화성의 게일 분화구를 탐사하고 있는 나사(NASA)의 탐사선 큐리오시티가 초기 화성의 기후가 생명체가 살기에 적합했던 상황(표면에 광범위한 물이 있다는 증거)에서 어떻게 생명체가 살기에 부적합한 곳으로 바뀌었는지에 대한 새로운 세부 정보를 제공하고 있다고 나사가 홈페이지를 통해 밝혔다. 화성 표면은 매우 차갑고 오늘날 생명체가 살기에는 부적합하지만, 전문가들은 나사의 화성 탐사선은 먼 과거에 화성에 생명체가 살았을 수 있는지에 대한 단서를 찾고 있다. 그런 가운데 연구진이 큐리오시티에 탑재된 장비를 이용해 게일 분화구에서 발견된 탄소가 풍부한 광물(탄산염)의 동위원소 구성을 측정했고, 화성의 고대 기후가 어떻게 변화했는지에 대한 새로운 정보를 찾아냈다. 메릴랜드주에 소재한 나사 고다드 우주비행센터의 데이비드 버트 박사는 최근 미국 국립과학원회보에 발표된 연구 논문에서 "이 탄산염의 동위원소 값은 극심한 양의 증발이 있었음을 알려주며, 탄산염은 일시적인 액체 상태의 물만을 지탱할 수 있는 기후에서 형성되었을 가능성이 높다“라고 말했다. 그는 "채취한 탄산염 샘플은 화성 표면에서 생명체가 살았던 고대 환경(생물권)과 일치하지는 않지만, 탄산염이 형성되기 전 생물권이 있었을 가능성을 배제하지는 않는다"고 덧붙였다. 즉, 화성은 탄산염이 생성되기 전 물이 풍부했을 때에는 생물권이 있었을 가능성이 있지만, 갑작스러운 액체 상태 물의 대규모 증발로 인해 물이 마르고 그 과정에서 탄소가 풍부한 탄산염이 만들어졌을 가능성이 있다는 것이다. 동위원소는 원자 번호는 같지만, 질량이 다른 원자를 말한다. 물이 급속도로 증발함에 따라 가벼운 탄소와 산소는 대기 중으로 빠져나가고, 무거운 탄소 원자는 남아 더 많은 양이 축적되어 결국 탄산염 암석과 결합됐다. 과학자들이 탄산염에 관심을 갖는 이유는 기후에 대한 기록, 즉 증거로 작용할 수 있기 때문이다. 이러한 광물은 물의 온도와 산성도, 물과 대기의 구성을 포함, 광물이 형성된 당시 환경의 특징을 그대로 보존한다. 이 논문은 게일 분화구에서 발견된 탄산염에 대한 두 가지 형성 가능성을 제안하고 있다. 첫 번째는 탄산염이 게일 분화구 내에서 일련의 습윤-건조 순환을 통해 만들어졌다는 것이다. 두 번째는 탄산염이 게일 분화구에서 극저온 조건 아래 매우 염분이 많은 물에서 형성됐을 것이라는 가능성이다. 공동 연구자인 나사의 제니퍼 스턴 박사는 "이러한 형성 메커니즘은 서로 다른 생명체 거주 가능성 시나리오를 제시하는 두 가지 다른 기후 체제를 보인다"며 "첫 번째 시나리오인 습윤-건조 순환은 더 살기 좋은 환경과 덜 좋은 환경 사이의 교차를 나타낸다. 반면, 두 번째 시나리오에서 화성 중위도의 극저온 기온은 대부분의 물이 얼어 있고 염분이 많아 거주 가능성이 낮은 환경을 보인다"고 말했다. 첫 번째 시나리오에서 생명체의 거주 가능성이 높음을 시사한다. 고대 화성에 대한 이 같은 기후 시나리오는 특정 광물의 존재, 대규모의 모델링 및 암석층 형성의 식별을 기반으로 제안됐다. 이 결과는 시나리오를 뒷받침하는 암석 샘플의 동위원소 증거를 추가한 최초의 결과다. 화성 탄산염의 중금속 동위원소 값은 지구의 탄산염 광물보다 매우 높으며, 화성 광물에서 기록된 가장 무거운 탄소 및 산소 동위원소 값이다. 연구진에 따르면 습윤-건조 또는 차갑고 염분이 많은 두 가지 기후 시나리오는 모두 중금속 탄소와 산소가 풍부한 탄산염을 형성하는 데 필요하다. 이 발견은 큐리오시티 탐사선에 실린 화성 샘플분석(SAM) 및 레이저분광기(TLS) 장비를 사용해 이루어졌다. SAM은 샘플을 섭씨 900도까지 가열한 다음 TLS를 사용해 가열 단계에서 생성되는 가스를 분석한다. 한편, 이 작업에 대한 자금 지원은 나사의 화성 탐사 프로그램을 통해 지원됐다.
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