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[기후의 역습(111)] 남극 대륙 빙하 녹으면 화산 100개 폭발 가능성 제기
- 남극 대륙의 광대한 빙상 아래에는 100개 이상의 화산이 숨어 있으며, 빙상이 녹으면 이들 화산이 활성화될 수 있다는 우려가 제기됐다고 라이브사이언스가 전했다. 남극 횡단 산맥에 의해 동서로 나뉜 이 대륙에는 에레부스 산이나 용암 호수와 같은 거대한 화산이 존재한다. 그런데 남극 대륙에는 빙상 아래 눈에 띄지 않는 화산이 100개 이상 있으며, 많은 화산이 서쪽 해안을 따라 모여 있다. 그 화산 중 일부는 표면 위로 솟아 오르지만, 다른 화산은 남극 빙상의 수km 아래에 숨겨져 있다. 기후 변화로 인해 빙상이 녹아 전 세계 해수면이 상승하고 있다. 빙상이 녹으면서 그 아래 암석 위에서 누르는 압력이 줄어들어 더 국지적인 결과를 낳는다. 빙상이 녹으면, 지구 다른 곳에 있는 빙하 아래 화산에서 화산 활동이 증가하는 것으로 나타났다. 빙상 전문가 쿠닌 박사 등은 빙상의 용융(녹아내림)이 남극 대륙에 묻힌 화산에 어떤 영향을 미치는지를 연구하기 위해 4000번의 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했고, 그 결과 점진적으로 빙상이 녹는 것이 빙하 아래 화산 분출의 횟수와 규모를 증가시킬 수 있다는 것을 발견했다. 그 이유는 빙상이 녹아내리면 표면 아래의 마그마 챔버(일종의 가두리)에 가해지는 압력이 줄어들어 압축된 마그마가 팽창하기 때문이다. 팽창은 마그마 챔버 벽에 가해지는 압력을 증가시키고 화산 분출로 이어질 수 있다. 일부 마그마 챔버에는 일반적으로 마그마에 용해되는 휘발성 가스가 다량으로 포함되어 있다. 마그마가 냉각되고 과부하 압력이 감소하면 이 가스는 새로 연 소다 병에서 터져 나오는 탄산처럼 용액에서 빠르게 빠져나와 마그마 챔버의 압력을 증가시킨다. 이 압력은 얼음이 녹으면 빙하 하부 화산의 분출을 촉진할 수 있음을 의미한다. 빙하 하부 화산의 분출은 표면에서 보이지 않을 수 있지만, 빙하에 영향을 미친다. 분출로 인한 열은 표면 아래 깊은 곳에서 얼음을 더 빨리 녹이고, 위에 있는 빙하를 약화시킬 수 있다. 잠재적으로 표면에서 압력이 감소하고 추가로 화산이 분출하는 '피드백 루프'로 이어질 수 있다. 쿠닌 박사 팀은 이 같은 과정이 느리게 진행돼 수백 년에 걸쳐 발생한다고 지적했다. 그러나 이는 세계가 인류가 만들어낸 인위적인 지구 온난화를 억제하더라도 피드백이 계속될 수 있다는 것을 의미한다. 남극 대륙의 빙상은 마지막 빙하기 동안 훨씬 두꺼웠으며, 마그마와 가스의 방출 및 팽창 과정이 과거의 화산 분출에 영향을 주었을 것으로 보인다.
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- ESGC
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[기후의 역습(111)] 남극 대륙 빙하 녹으면 화산 100개 폭발 가능성 제기
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정⋯양자역학 새 지평 열다
- 국내 연구진이 포함된 국제 공동 연구팀이 고체 내에서 움직이는 단일 전자의 기하학적 '형태'를 최초로 즉정하는 데 성공했다. 이번 연구는 결정질 고체의 양자적 거동을 연구하는 새로운 방법을 제시하는 획기적인 성과로 평가된다고 사이언스 얼럿이 5일(현지시간) 전했다. 과학자들은 전자의 에너지와 운동을 계산하는 방법을 알고 있었지만, 전자의 양자 모양을 이해하는 것은 지금까지 이론적으로만 가능했다고 인터레스팅엔지니어링은 지적했다. 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 리카르도 코인(Riccardo Comin) 물리학과 교수는 "우리는 이전에는 얻을 수 없었던 새로운 정보를 얻는 방법을 개발했다"고 밝혔다. 이번 연구는 MIT에서 박사후 연구원으로 재직했으며 현재 코넬 대학교에 있는 강민구 박사와 서울대학교 김선제 교수가 주도했다. 물리학에서 물질은 고전 물리학으로 설명되는 방식으로 주로 이해된다. 그러나 입자 간 상호 작용이나 측정이 이루어지는 근본적인 수준에서는 고전 물리학과 달리 양자역학의 원리에 따라 움직인다. 전자는 입자와 파동, 두 가지로 행동할 수 있다. 전자를 입자라고 부르지만, 이는 작은 콩과 같은 이미지를 연상시키기 쉽다. 그러나 전자의 크기와 그 양자적 특성은 파동의 형태로 설명하는 게 훨씬 더 정확하다. 물리학자들은 전자의 파동적 측면을 설명하기 위해 파동함수를 사용한다. 파동함수는 특정 위치에서 특정 상태의 입자가 존재할 확률을 기술하는 수학적 모델로, 전자의 양자적 특성을 표현한다. 이러한 파동함수의 일부 특징은 기하학적 형태로 해석될 수 있으며, 이는 곡선이나 구와 같이 무한한 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 원자 격자 내 전자의 양자 기하학은 클라인 병이나 뫼비우스 띠처럼 복잡한 형태로 나타나기도 한다. 연구 저자들은 "지금까지의 파동함수의 양자 기하학은 이론적으로만 추론될 수 있었거나 전혀 추론될 수 없었다"고 말했다. 그들은 그러나 "물리학자들이 양자 컴퓨터부터 고급 전자 기기 및 장치에 이르기까지 모든 것에 잠재적으로 적용할 수 있는 양자 물질은 점점 더 많이 발견함에 따라 이 속성은 점점 더 중요해지고 있다"라고 덧붙였다. 고체 내 전자의 복잡한 양자 기하학의 일부를 결정하는 것은 물리학자들이 간접적으로 추론하는 방식에 의존해왔다. 강민구 박사와 김선진 교수 연구팀은 전자의 양자 기하학을 직접 측정하기 위해 '양자 기하학적 텐서(QGT)'라는 물리량을 활용했다. QGT는 2차원 홀로그램이 3차원 공간의 정보를 인코딩하는 것과 유사하게, 양자 상태의 전체 기하학적 정보를 담고 있다. 연구팀은 '각도 분해 광전자 분광법(ARPES)'을 사용해 전자의 양자 기하학을 측정했다. 이 기술은 물질에 광자를 조사해 전자를 방출시키고, 전자의 편광, 스핀, 방출 각도 등 다양한 특성을 분석하는 방식이다. 이번 연구는 코발트-주석 합금 단결정을 대상으로 진행했다. 이 물질은 '카고메 금속(kagome metal)'으로 알려져 있으며, 연구팀은 앞선 연구에서도 동일한 물질의 특성을 조사한 바 있다. 연구 결과 고체 내에서 QGT를 최초로 측정했으며, 이를 통해 금속 내 전자의 나머지 양자 기하학적 특성을 유추할 수 있었다. 연구팀은 이 결과를 이론적으로 도출된 양자기하학과 비교해 즉접 측정과 추론 방식의 유효성을 검증했다. 팀은 이번 기술이 코발트-주석 합금뿐 아니라 다양한 재료에 적용 가능하다고 밝혔다. 특히, 초전도성이 발견되지 않은 물질에서 초전도성을 발견하는 등 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다. 익명을 요한 한 전문가는 '양자역학의 기하학적 해석은 최근 응집물질 물리학 분야에서 많은 진전을 이루는 데 중요한 역할을 했다"며 "연구팀은 양자 상태의 기하학적 특성을 근본적으로 규명하는 QGT에 실험적으로 접근하는 방법을 개촉했다"고 평가했다. 그는 이어 "이번 연구에서 개발된 방법은 간단하고, 다양한 고체 재료에 적용할 수 있어 새로운 양자 현상에 대한 기하학적 이해를 이끌어낼 잠재력이ㅐ 크다"고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정⋯양자역학 새 지평 열다
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[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지
- 기후 변화를 늦추는 것은 인류의 최우선 과제지만, 개인의 소소한 기후 행동이 더해지면 기후 변화의 원인이 되는 배출을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있다. 2024년 1년 동안 역대 처음으로 섭씨 1.5도의 임계치가 깨지면서 세계적으로 배출을 줄여야 할 시급성이 부각됐다. 기후 변화를 억제하는 데 필요한 대부분의 작업은 재생 에너지 확대에서 석유, 가스, 석탄 생산 중단에 이르기까지 개인의 권한을 넘어선다. 그러나 개인의 행동도 기후 변화를 늦추는 데 기여할 수 있다. 하지만 어디서부터 시작해야 할지 알기 어려울 때가 많다. 어떤 단계가 실제로 의미 있는 변화를 가져올 수 있을까. BBC가 2025년 더 지속 가능한 삶을 위해 취할 수 있는 가장 영향력 있는 몇 가지 행동을 모아 전했다. 식물성 식품을 더 많이 먹는 것부터 비행기 타는 횟수를 줄이는 것, 중고 의류를 더 많이 사는 것 등 일곱 가지가 제시됐다. 식물성 식단으로 탄소 배출 절감 2033년까지 청록색 지구에는 소가 약 20억 마리, 돼지 10억 마리, 가금류 320억 마리, 양 약 30억 마리 등 동물이 약 380억 마리 살고 있을 것이다. 이들은 살아가면서 강력한 온실가스인 메탄과 아산화질소를 방출한다. 이 온실가스 분자들은 이산화탄소보다 각각 28배와 265배 더 강한 지구 온난화 효과를 일으킨다. 이들을 유지하는 데 필요한 막대한 양의 땅과 물은 말할 것도 없을 것이다. 과학계는 지구 온난화에서 구하기 위해 사람이 행동을 바꿀 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나가 '고기를 덜 먹는 것'이라는 데 동의하고 있다. 영국의 한 연구에 따르면, 채식주의자의 식단에서의 탄소 배출은 가장 강한 육식주의자 식단의 25%에 불과하다. 채식주의자와 비건 모두 잡식주의자보다 물 사용량이 현저히 낮고 생물 다양성에 미치는 피해도 적다. 2022년 BBC 어스는 이를 시험하기로 결정하고 일주일 동안 식단에서의 탄소 배출량을 추적했다. 추적 결과 채식주의 식단이 항상 그런 것은 아니었지만 실제로 탄소 배출량이 낮았다. 탄소 배출량은 매일 발생하는 음식 쓰레기와 사용하는 조리 방법도 적지 않은 영향을 미쳤다. 비행기 대신 기차 이용 미국에서 교통수단은 가장 큰 이산화탄소 배출원이다. 총 탄소 배출량의 거의 3분의 1을 차지하며 전 세계 배출량의 16%를 차지한다. 인프라 변화는 교통으로 인한 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 하지만, 개인의 행동 역시 이 부문의 배출을 줄이는 데 기여할 수 있다. 비행기 탑승을 줄이는 것은 지속 가능한 삶을 사는 가장 좋은 방법 중 하나다. 두 명 이상이 함께 기차, 버스 또는 자동차를 이용하면 km 또는 마일당 탄소 배출량이 항상 낮다. 그리고 비행기 탑승을 줄이면 집에서 더 가까운 곳으로 여행할 수 있어 탄소 배출을 훨신 줄일 수 있다. BBC 작가 마틸다 웰린은 런던과 스웨덴 간 비행기 여행을 장거리 자전거 여행으로 대체한 결과에 대해 “비행기보다 비용이 많이 들고 시간이 훨씬 더 오래 걸렸지만, 잊을 수 없는 여행을 경험했고 인간의 속도로 세상을 보는 것을 즐겼다”고 밝혔다. 그녀는 자동차와 기차 여행도 자전거로 대체할 준비가 되었다고 덧붙였다. 화석연료 자동차를 사용하는 경우 제조에 필요한 에너지와 소재가 적은 소형차를 선택하면 배출을 줄일 수 있으며, 전기 자동차는 기후에 전반적으로 순이익이 된다. 어떤 자동차를 사용하든 운전을 줄이는 것만으로도 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 도보나 자전거로 이동할 수 있는 짧은 거리의 경우 건강에도 도움이 된다. 가능하다면 자동차를 완전히 없애는 것도 좋은 방법이다. 의류 구매 줄이기 패션은 지구 온난화에 큰 영향을 미친다. 항공과 운송을 합친 것보다 많은 탄소를 배출한다. 전 세계 배출량의 8~10%를 차지한다. 환경 비영리 단체인 엘렌 맥아더 재단에 따르면, 매초 쓰레기 트럭 한 대에 해당하는 옷이 소각되거나 매립지에 묻힌다. 옷장을 더 지속 가능하게 만들려면 어떻게 해야 할까. 가장 좋은 방법은 새 옷을 덜 사는 것이다. 특히 지속 불가능한 소재로 만든 패스트 패션 아이템은 기피하는 것이 좋다. 옷을 사는 대신, 빌리거나 기존 옷장을 업사이클하거나, 온라인 플랫폼을 통해 중고품으로 바꿀 수 있다. 중고 또는 업사이클 의류는 미국 평균 옷장의 9%에 불과하지만, 미국 패션 부문의 다른 어떤 채널보다 빠르게 성장하고 있으며, 향후 10년 내에 거의 900억 달러 시장이 될 것으로 예상된다. 지속가능한 단백질 사료 사용 반려동물과 사는 것이 그다지 환경 친화적인 것은 아니다. 반려묘의 경우 일생 동안 3톤 이상의 탄소를 발생한다. 휘발유 자동차를 1만 2070km 운전하는 것과 동일하다. 동물의 탄소 누적 발생을 줄이는 방법이 있다. 한 가지 옵션은 사료를 보다 지속 가능한 단백질로 전환하는 것이다. 사료 재료로 생선을 사용하면 배출량은 양고기와 소고기 재료의 4분의 1에 불과하다. 또 다른 대체 단백질은 곤충이다. 곤충은 음식물 쓰레기를 분해하는 동물이다. 개 배변을 담는 봉투도 재활용 재료로 전환한다. 난방의 열원 대체 화석연료가 여전히 전 세계 난방 에너지 수요의 60%를 충당하고 있다. 이 부문의 배출은 재생 에너지의 사용 증가에도 불구하고 여전히 늘고 있다. 열원을 대체하는 것이 매우 중요한 과제다. 브뤼셀에서는 지하의 하수 시스템을 활용해 도시의 건물을 난방했다. 캐나다 밴쿠버에서 진행된 유사한 프로젝트는 폴스크릭 교외의 주택을 덥히는 데 도움이 된다. 데이터 센터와 인체 자체도 화석연료 기반 난방을 줄이는 데 활용할 수 있는 다른 잠재적인 에너지원이다. 이들은 대단위 프로젝트이지만 개인을 위한 저탄소 옵션도 등장하고 있다. 열펌프는 현재 태양광 에너지와 함께 집을 난방하는 가장 탄소 효율적인 방법 중 하나다. 분석에 따르면, 열펌프 설치 비용은 국제적으로 낮아지고 있다. 여전히 초기 설치 비용이 많이 들지만, 30개국에서 열펌프에 대한 재정적 인센티브를 제공하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 열펌프가 전 세계 탄소 배출량을 최소 5억 톤, 즉 현재 유럽의 모든 자동차의 연간 탄소 배출량과 동일한 수준으로 줄일 수 있다고 추정한다. 가스 보일러에 의존하는 가정은 수리를 통해 난방 효율성을 개선하고 에너지 비용을 줄일 수 있다. 단열재, 통풍 차단 장치, 두꺼운 커튼 등이 그것이다. 친환경적 연금 투자 돈을 저축하고, 투자하고, 지출하는 방식을 올바로 선택하면 기후에 놀라울 정도로 큰 변화를 가져올 수 있다. 은행은 화석연료의 주요 자금 조달자이다. 은행의 이런 정책에 불만이 있다면 신용 조합이나 건축 조합으로 돈을 옮기는 것을 고려할 수 있다. 이들은 투자 방식 때문에 화석연료에 자금을 지원할 가능성이 낮다. 연금은 지출을 더 녹색으로 만들 수 있는 가장 직접적인 방법 중 하나다. 연금 기금은 총자산이 56조 달러 이상으로, 자본 시장의 세계 최대 투자자다. 그러나 대부분의 사람들은 연금이 어떻게 투자되는지조차 모른다. 첫 번째 단계는 연금 제공자에게 지속 가능성을 위해 어디에 투자하고 있는지를 묻는 것이다. 일회용 플라스틱 사용 줄이기 남극 해빙, 가장 깊은 해구의 동물 내부, 우리의 음식과 식수에서 미세 플라스틱이 발견됐다. 생활에의 침투는 점점 더 심화되고 있다. 플라스틱 생산량은 2050년까지 최소 두 배로 늘어날 것으로 예상된다. 미국의 플라스틱 폐기물은 1960년 이후 지속적으로 증가했다. 현재 속도로 플라스틱 소비를 계속한다면 2050년까지 석유 생산량의 20%를 차지할 수 있다. 플라스틱의 99% 이상은 화석연료에서 얻은 화학 물질로 만들어진다. 플라스틱을 완전히 없애는 것은 어렵지만 소비를 줄이기 위한 조치는 취할 수 있다. 이는 건강에도 도움이 된다. 야채 등 상품 포장지를 플라스틱에서 재활용 봉지로 바꾸는 것이 대표적인 사례다. 플라스틱 식기는 재활용하기 어렵다. 운반 케이스에 들어 있는 휴대용 식기 키트를 가지고 다니면 지속 가능하다. 빨대도 종이로 대체되고 있지만 종이 빨대가 반드시 환경에 더 좋은 것은 아니다. 재사용 가능한 빨대가 더 바람직한 솔루션이다.
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[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지
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하버드대 "뼈 노화, 장내 미생물과 무관"⋯기존 학설 뒤집는 연구 결과
- 골다공증과 같은 뼈의 노화 증상이 장내 미생물 군집과 무관하게 발생한다는 사실이 발견됐다. 이는 기존의 학설을 뒤집는 연구 결과라고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 전했다. 이로 인해 미래의 골다공증 치료법은 미생물 솔루션에서 벗어날 수 있을 것이라는 전망이다. 하버드 의과대학의 연구에 따르면 생물 쥐의 노화에 따른 뼈 악화는 미생물과 관계없이 일관적으로 나타났으며, 이는 다른 유전적이나 호르몬 또는 환경적 요인이 뼈 건강을 관리하는 데 더 중요할 수 있음을 시사하고 있다. 뼈 건강과 미생물 뼈 노화가 장내 미생물과 무관하게 발생한다는 연구 결과는 기존의 학설을 뒤집는 놀라운 발견이라는 평가다. 연구진은 무균 쥐와 체내에 미생물이 있는 쥐의 뼈 건강 상태를 비교 분석한 결과, 장내 박테리아가 뼈의 노화에 거의 영향을 미치지 않는다는 사실을 발견했다. 이 획기적인 발견은 골다공증 치료의 새로운 방향의 길을 열 수 있다. 골다공증 치료의 현재 과제 골다공증은 특히 노인들에게 중요한 전 세계적인 건강 문제다. 약물 치료가 가능하지만 부작용이나 높은 비용, 접근성 문제가 있어 많은 환자가 사용을 중단하고 있다. 지금까지는 장내 미생물은 뼈 대사에서 중요한 역할을 할 수 있다는 사실이 주목을 받았다. 그러나 세월이 진행됨에 따라 나타나는 노화는 미생물의 안정성과 건강에 미치는 영향을 복잡하게 만들어 뼈 노화와 약화를 유발하는 다른 요인은 없는가를 탐구할 필요성을 제기했다. 이를 해결하기 위해 연구진은 노화와 관련된 뼈 악화에 기여하는 비미생물 요인을 발견하는 데 초점을 맞추었다. 본 리서치(Bone Research)에 최근 게재된 하버드 의대의 연구는 이 문제를 본격적으로 다룬 결과 보고서다. 연구진은 첨단 유전자 염기서열 분석 및 대사체 도구를 사용해 무균 및 미생물 군집이 체내에 있는 두 가지 조건에서 CB6F1 쥐의 뼈 건강을 조사해 노화 중 미생물 군집이 뼈 손실에 미치는 영향을 평가했다. 미생물 및 뼈 건강에 대한 주요 결과 이 연구에서 무균 쥐의 뼈 손실이 미생물 군집이 있는 쥐의 뼈 손실과 유사하다는 사실을 밝혀냈으며, 장내 미생물이 노화 관련 뼈 악화에 상당한 영향을 미친다는 종래의 믿음을 뒤집었다. 21개월 동안 관찰한 결과, 두 그룹 모두 해면골 부피와 피질 두께에서 비슷한 감소를 보였던 것. 이는 뼈 손실이 장내 미생물군과 무관하게 발생한다는 것을 가리킨다. 아미노산 및 단백질 생합성 증가와 같은 미생물 구성 및 기능의 노화 관련 변화가 관찰되었지만, 이러한 변화는 뼈 건강에 영향을 미치지 않았다. 젊거나 나이가 든 노령 기증자의 미생물군을 무균 마우스로 이식한 경우에도, 기증자의 연령이나 미생물군 이식 기간에 관계없이 눈에 띄는 영향이 없었다. 이 결과는 골다공증의 가능한 원인으로서 다른 경로로 주의를 돌린다. 향후 골다공증 치료에 대한 의미 연구진은 "이 연구는 노화 관련 뼈 손실에서 장내 미생물군의 역할에 대한 오랜 믿음을 뒤집는다. 다른 메커니즘으로 초점을 전환함으로써 효과적인 골다공증 치료를 위한 새로운 경로를 추적해야 할 것"이라고 말했다. 연구진은 미생물군이 일반적인 신체 건강에 미치는 영향은 크다고 강조하면서도 뼈의 노화에서는 역할이 제한적이라고 지적했다. 이러한 결과는 골다공증이 유전적, 호르몬 또는 환경적 요인이 더 크고 중요할 수 있음을 시사한다. 향후 연구에서는 이 결과를 활용해 혁신적인 골다공증 치료법을 개발하고 궁극적으로 노령층의 치료를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
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하버드대 "뼈 노화, 장내 미생물과 무관"⋯기존 학설 뒤집는 연구 결과
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[우주의 속삭임(90)] 우주의 찰나의 불꽃, 고속 전파 폭발의 기원 밝혀져
- 극도로 밀집된 천체에서 방출되는 찰나의 강력한 전파 폭발, 고속 전파 폭발(FRB-Fast Radio bursts))의 기원이 마침내 밝혀졌다. 미국 MIT 연구진은 FRB 20221022A로 명명된 고속 전파 폭발을 분석해 그 근원이 중성자별의 자기권임을 규명하는 데 성공했다고 Phys가 1일(현지시간) 전했다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다. 고속 전파 폭발(FRB)은 밀리초 길이의 전파 펄스다. 그 에너지는 너무 강력해서 수십억 광년을 이동하여 지구에서도 감지될 수 있다. 2007년 최초로 발견된 이후, 수천 개의 고속 전파 폭발이 관측되었지만, 그 발생 원리는 여전히 베일에 싸여 있었다. 이러한 우주 전파 섬광은 1,000분의 1초라는 찰나의 순간 동안 은하 전체를 밝힐 만큼 막대한 에너지를 방출한다. 일각에서는 이 현상이 외계 문명에서 기원했을 가능성도 제기됐다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 아비 로브 교수 등 일부 이론물리학자들이 이런 주장을 펼쳤다. '섬광 기법'으로 전파 신호의 정확한 위치 파악 MIT 연구진은 FRB 20221022A의 밝기 변화를 분석하는 '섬광' 기법을 통해 전파 신호의 정확한 위치를 파악했다. 연구 결과, FRB는 일부 기존 모델에서 예측했던 먼 거리에서 기원한 것이 아니라, 발생원과 매우 가까운 곳에서 비롯된 것으로 확인됐다. 연구진은 FRB 20221022A가 회전하는 중성자별에서 최대 10,000km 떨어진 곳에서 발생했다고 추정했다. 이는, 뉴욕과 싱가포르까지의 거리보다 가깝다. 이는 폭발이 중성자별을 둘러싼 강력한 자기 영역, 즉 자기권에서 발생했음을 시사한다. 이번 연구는 고속 전파 폭발이 극도로 밀집된 천체 주변의 자기권에서 발생할 수 있다는 결정적인 증거를 최초로 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다. 연구를 주도한 MIT 카블리 천체물리학 및 우주 연구소의 켄지 니모 박사는 "중성자별의 자기장은 우주에서 생성될 수 있는 가장 강력한 수준에 이른다"며 "이러한 극한 환경에서 밝은 전파가 방출되고 탈출할 수 있는지에 대한 오랜 논쟁이 있었다"고 말했다. MIT 물리학과 키요시 마스이 부교수는 "자기장이 강력한 중성자별 주변에서는 원자가 존재할 수 없다. 강력한 자기장에 의해 원자는 해체된다"며, "흥미로운 점은 자기장에 저장된 에너지가 꼬이고 재구성되어 우주의 절반을 가로질러 관측 가능한 전파로 방출될 수 있다는 사실"이라고 강조했다. CHIME 망원경이 관측한 고속 전파 폭발 이 연구는 캐나다 수소 강도 매핑 실험(CHIME) 망원경의 관측 데이터를 기반으로 수행됐다. CHIME은 2020년 이후 전 우주에서 수천 개의 FRB를 탐지하며 고속 전파 폭발 연구에 새로운 지평을 열었다. MIT 연구진은 CHIME를 이용해 FRB 20221022A라는 고속 전파 폭발을 관측하고 섬광 현상을 분석했다. 이 폭발은 약 2밀리초 동안 지속되었으며, 밝기 면에서는 일반적인 FRB와 유사했다. 그러나 맥길 대학교 연구진은 FRB 20221022A에서 독특한 특징을 발견했다. 폭발에서 나온 전파는 편광각이 S자 곡선을 그리며 부드럽게 변하는 높은 편광을 보였다. 이는 폭발 지점이 회전하고 있음을 나타내며, 강력한 자기장을 가진 회전하는 중성자별인 펄서에서 관측되는 특징과 유사하다. 고속 전파 폭발에서 이와 같은 편광이 관측된 것은 처음이다. 이는 신호가 중성자별 근처에서 방출됐음을 암시한다. 맥길 대학교 연구팀의 결과는 네이처(Nature)지에 함께 게재됐다. MIT 연구진은 FRB 20221022A가 중성자별 근처에서 발생했다면 섬광을 이용하여 이를 입증할 수 있다고 판단했다. 니모 박사 연구팀은 CHIME 데이터를 분석하여 밝기의 급격한 변화, 즉 섬광 현상을 관측했다. 연구진은 전파를 굴절시키고 걸러내는 가스가 망원경과 FRB 사이 어딘가에 존재한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이 가스의 위치를 파악한 결과, FRB가 속한 은하 내 가스가 섬광 현상의 원인임을 밝혀냈다. 이 가스는 자연적인 렌즈 역할을 하여 연구진이 FRB 발생 지점을 확대해 분석할 수 있도록 했다. 그 결과 폭발이 약 10,000km 폭의 매우 작은 영역에서 발생한 것을 확인했다. 니모 박사는 "이는 FRB가 발생원으로부터 수십만 km 이내에 위치함을 의미한다"며 "이는 매우 가까운 거리다. 만약 충격파에서 발생했다면 신호는 수천만 km 이상 떨어져 있어야 하며 섬광 현상은 전혀 관찰되지 않았을 것"이라고 설명했다. 마스이 부교수는 "2억 광년 떨어진 곳에서 10,000km 영역을 확대하는 것은 달 표면에서 약 2나노미터 폭의 DNA 나선의 너비를 측정하는 것과 같다"며 "상상하기 어려울 정도로 정밀한 수준"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 맥길 대학교 연구팀의 결과와 함께, FRB 20221022A가 중성자별 외곽이 아닌 자기권에서 발생했다는 가능성을 최초로 입증했다. 이는 고속 전파 폭발이 매우 강력한 자기장이 존재하는 환경에서 중성자별과 가까운 위치에서 방출될 수 있음을 시사한다. 마스이 부교수는 "이러한 폭발은 매일 일어나고 있으며 CHIME은 하루에도 여러 개를 감지한다"며 "발생 방식과 위치에 다양한 차이가 있을 수 있다. 섬광 기법은 이러한 폭발을 일으키는 다양한 물리적 현상을 분석하는 데 매우 유용할 것"이라고 강조했다. 이번 연구는 고속 전파 폭발의 발생 메커니즘을 규명하는 데 중요한 단서를 제공하며, 우주에 대한 이해를 넓히는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(90)] 우주의 찰나의 불꽃, 고속 전파 폭발의 기원 밝혀져
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[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?
- 과학계가 술렁이고 있다. 마치 SF 영화에서나 나올 법한, 한 쪽 방향으로는 질량이 전혀 없지만 다른 한 쪽으로는 질량을 가진 기묘한 입자가 발견되었기 때문이다. '세미－디랙 페르미온(semi-Dirac fermions)'이라 불리는 이 준입자는 16년전 이론적으로 예측되었지만, 실제 물질에서 관측된 것은 이번이 처음이다. 이 획기적인 발견은 배터리, 센서 등 첨단 기술에 혁명적인 변화를 가져올 수 있다는 기대를 모으고 있다. 우연에서 탄생한 획기적 발견 이번 발견은 미국 펜실베이니아주립대학교(Penn State)와 컬럼비아대학교(Columbia University) 연구팀이 플로리다 국립 고자기장 연구소(National High Magnetic Field Laboratory)에서 수행한 실험 중 이루어졌다. 연구진은 지르코늄 실리사이드 설파이드(ZrSiS)라는 반금속 결정체를 -452℉(-269℃)로 냉각시키고 지구 자기장보다 90만 배 강력한 자기장을 적용해 광학적 반응을 조사하던 중 예상치 못한 신호를 관찰했다. 연구 논문의 주저자인 샤오 인밍(Yinming Shao) 펜실베이니아주립대학교 물리학 조교수는 "처음에는 우리가 무엇을 보고 있는지 몰랐다. 세미－디랙 페르미온을 찾으려던 것도 아니었다. 그런데 이해할 수 없는 신호를 발견했고, 결과적으로 이론적으로만 존재하던 준입자를 최초로 관찰하게 된 것"이라고 말했다. 플로리다 국립 고자기장 연구소의 하이브리드 자석은 세계에서 가장 강력한 지속형 자기장을 생성하는 데, 지구 자기장보다 약 90만배 강하다. 이 자기장은 너무 강해서 물방울과 같은 작은 물체를 공중에 띄울 수 있다. 연구진은 ZrSiS 결정체가 예상 밖의 특성을 보여준다고 강조했다. 그들은 "우리가 관찰한 신호는 기존의 준입자나 전자 행동과 완전히 다른 것이었다. 이는 물질 내 전자 구조가 상호작용하는 방식에 대한 새로운 시각을 제공한다"고 설명했다. 입자의 에너지가 전적으로 운동에서 비롯된 경우, 즉 본질적으로 빛의 속도로 이동하는 순수한 에너지인 경우 입자는 질량을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어 광자나 빛의 입자는 광속으로 움직이기 때문에 질량이 없는 것으로 간주된다. 알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 속도로 이동하는 물체는 질량을 가질 수 없다. 고체 물질에서는 준입자(quasiparticles)라고도 하는 많은 입자의 집단적 행동이 개별 입자와 다른 행동을 보일 수 있으며, 이 경우 한 방향으로만 질량을 갖는 입자가 발생한다고 샤오는 설명했다. 샤오는 "어떤 물질에 자기장을 가하면 그 물질 내부의 전자 레벨이 란다우 준위(Landau levels)라는 불연속 레벨로 양자화된다"고 설명했다. 이 레벨은 마치 계단을 오를 때 중간에 작은 계단이 없는 것처럼 고정된 값만 가질 수 있다. 이 레벨 사이의 간격은 전자의 질량과 자기장의 세기에 따라 달라지므로 자기장이 증가하면 전자의 에너지 준위는 전적으로 질량에 따라 정해진 양만큼 증가해야 하지만 이 경우에는 그렇지 않다. 즉, 세미－디랙 페르미온은 방향에 따라 질량이 존재하거나 사라지는 독특한 행동을 한다. 연구팀은 적외선을 비춰 반사된 빛의 신호를 분석하는 자기-광학 분광법(mganeto-optical spectroscopy)을 통해 이 현상을 확인했다. 전자의 에너지 상태가 특정 조건에서 기존 물질과는 전혀 다른 패턴을 보이며 이 준입자의 존재를 증명했다. 질행 행동성과 독특한 행동 '발견' 일반적인 입자는 모든 방향에서 질량을 갖지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서만 질량을 갖는다. 이는 결정체의 전자 구조와 깊은 관련이 있다. ZrSiS의 경우 층상 구조를 가지고 있어 전자가 특정 경로로는 질량 없는 상태로 이동하고, 교차점에서 질량을 얻는다. 연구진은 이를 마치 "기차가 선로를 따라 이동하다가 교차점에서 방향을 바꿀 때 갑자기 저항 받는 상황"에 비유했다. 샤오는 "이 물질은 독특한 전자 구조를 가지고 있어 기존 물리학 이론으로는 완전히 설명되지 않는 행동을 보인다. 이 때문에 우리가 연구를 계속해야 하는 이유이기도 하다"라고 말했다. 이 현장은 란다우 준위(Landau levels)로 알려진 전자의 에너지 단계에서 관찰됐다. 일반적으로 전자의 에너지 단계는 자기장 강도에 따라 증가하지만. ZrSiS에서는 세미－디랙 페르미온만이 보여주는 'B^(2/3) 법칙'을 따른 패턴이 발견됐다. 이는 기존의 물질에서는 볼 수 없는 독특한 특성이다. 이러한 특징은 세미－디랙 페르미온이 지닌 독특한 에너지 분산 관계 때문이다. 그래핀의 전자와 같은 기존의 디렉 페르미온은 에너지가 운동량에 선형적으로 비례하지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서는 에너지가 운동량의 제곱에 비례한다. 이러한 차이가 란다우 준위에서 독특한 에너지 패턴을 만들어내는 것이다. 란다우 준위는 자기장이 존재하는 2차원 전자 시스템에서 전자들이 특정 에너지 준위를 형성하는 양자역학적 현상을 말한다. 이 개념은 프랑스 물리학자 레프 란다우(Lev Landau)가 1930년에 제안했다. 세미-디랙 페르미온은 2008년과 2009년 프랑스 파리 쉬드 대학과 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 과학자들을 포함한 여러 연구팀에 의해 처음으로 이론화됐다. 연구팀은 운동 방향에 따라 질량 이동 특성을 가진 준입자가 있을 수 있다고 예측했다. 즉, 한 방향으로는 무질량으로 보이지만 다른 방향으로는 질량이 있을 것으로 본 것이다. 과학과 기술의 개로운 가능성 제시 세미－디랙 페르미온의 발견은 단순한 이론 검증을 넘어, 첨단 기술로의 응용 가능성을 제시한다. 연구팀은 ZrSiS와 같은 층상 구조를 지닌 물질이 그래핀처럼 단일 층으로 분리될 경우, 전자 특성을 정밀하게 제아할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이는 새로운 이론적 모델을 필요로 하며, 앞으로의 연구가 이를 밝혀낼 것"이라고 덧붙였다. 이처럼 세미－디랙 페르미온은 전자의 이동성과 에너지 효율을 획기적으로 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 이는 차세대 전자 소자 및 에너지 저장 장치 개발에 새로운 돌파구를 마련할 수 있음을 의미한다. 세미-디랙 페르미온 미래 연구와 방향성 세미－디랙 페르미온은 기존 물리학의 틀을 확장시키는 동시에 양자 연구에 새로운 방향성을 제시한다. 이번 발견은 물질 내 전자의 상호작용, 길량의 생성 및 소멸, 에너지 흐름에 대한 이해를 심화시키는 데 중요한 기여를 할 것으로 보인다. 또한 준입자의 행동과 특성을 기반으로 새로운 재료 과학과 응용 기술 개발의 가능성을 열었다. 이 연구는 학술지 '피지컬 리뷰 엑스(Physical Review X)'에 개재됐으며, 과학계는 앞으로 더 많은 실험과 이론적 분석을 통해 이 준입자의 비밀을 밝혀낼 것으로 기대하고 있다. 한 방향으로 질량 없는 빛의 속도로 움직이고, 다른 방향으로는 무거운 질량을 지니는 세미－디랙 페르미온. 이 입자의 발견은 물리할뿐만 아니라 인류의 기술적 진보에도 깊은 영향을 미칠 것으로 보인다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?
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[기후의 역습(108)] 알래스카 바다오리, 기록적인 폭염으로 절반 이상 떼죽음
- 해양 열파로 인해 알래스카의 흔한 바다오리 개체군의 약 절반이 죽은 것으로 나타났다. 이는 현대 역사상 단일 종의 가장 큰 멸종이라고 CNN이 전했다. 새로운 연구에 따르면, 알래스카 바다오리의 재앙적인 개체 감소는 해수 온도 상승으로 인한 해양 환경의 광범위한 변화를 나타내며, 이는 생태계를 빠르고 심각하게 재구성하고, 해양 동물의 번식 능력을 저해하고 있다. '블롭(Blob)'으로 알려진 북동태평양 열파는 2014년 후반부터 2016년까지 캘리포니아에서 알래스카 만에 이르는 해양 생태계에 걸쳐 발생했다. 사이언스 저널에 발표된 최근 연구에 따르면 이 열파는 지금까지 알려진 가장 크고 가장 긴 것으로 기록되었으며, 당시 해수 온도는 정상 수준보다 섭씨 2.5~3도 상승했다. 알래스카 바다오리의 대규모 폐사는 이 시기에 집중 발생한 것으로 나타났다. 바다오리는 턱시도 차림의 펭귄과 비슷한 독특한 흑백 깃털로 유명하다. 이 포식자는 북반구 해양 먹이 사슬 내에서 에너지 흐름을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 바다오리는 과거 환경 및 인간이 유발한 요인으로 인해 소규모로 죽은 적은 있지만, 일반적으로 생존에 유리한 조건이나 환경으로 돌아오면 빠르게 회복된다. 그러나 이 폭염 기간 동안 발생한 대량 폐사의 규모와 속도는, 이 곳에서 장기간 관찰을 이어온 브리 드러먼드 박사 연구팀에게 특히 걱정스러운 일이었다. 드러먼드 박사는 알래스카 해양 국립 야생동물보호구역의 야생 동물 생물학자다. 연구진은 알래스카 만과 베링해 전역에 걸쳐 13개 군집에서 극심한 개체 수 감소를 장기간 추적해 이 재앙적인 개체 수 감소의 규모를 파악했다. 2016년 폭염이 끝날 무렵, 드러먼드와 그녀의 팀이 계산한 바다오리 사체는 6만 2000마리 이상이었다. 죽은 바다오리는 대부분 육지에 나타나지 않기 때문에 계산된 것은 사체의 일부에 불과했다. 그곳에서 생물학자들은 바다오리가 죽거나 번식하는 속도를 관찰했고, 군집이 과거의 크기로 돌아갔다는 징후를 발견하지 못했다. 드러먼드는 "우리가 바다오리 사건을 파악할 수 있었던 유일한 이유는 장기 데이터 세트와 장기 모니터링이 있었기 때문이다. 모니터링은 우리가 미래에 무슨 일이 일어나는지 계속 살펴볼 수 있는 유일한 방법이다"라고 말했다. 멸종 위기종이 직면한 도전 연구에 따르면 알래스카의 기온이 상승하면서 바다오리 먹이 공급이 줄어들었다. 주요 먹이 중 하나인 태평양 대구는 2013~2017년 사이에 약 80%나 급감했다. 이 주요 식량원이 멸실되면서 2014~2016년 사이에 알래스카에서 약 400만 마리의 바다오리가 죽었다는 추정이다. 뉴욕시 인구의 절반이 사라진 꼴이다. 2014년 폭염이 시작되기 전 알래스카 바다오리 개체 수는 전 세계 바닷새 종의 25%를 차지했다. 그러나 폭염 전 7년(2008~2014)과 폭염 후 7년(2016~2022)을 비교했을 때, 알래스카 만과 베링해 사이에 있는 13개 군집의 바다오리 개체 수는 52%~78% 감소한 것으로 나타났다. 연구진은 폭염이 끝난 후 2016~2022년까지 바다오리를 계속 관찰했지만 회복의 징후는 발견되지 않았다. 회복되지 않는 이유를 완전히 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하지만, 연구팀은 이러한 변화가 해양 생태계의 변화, 특히 식량 공급과 관련된 변화로 인해 발생한다고 추정하고 있다. 생식 문제와 거주지 이전의 어려움도 바다오리 회복에 영향을 미칠 수 있다. 다른 종과 달리 바다오리와 같은 바닷새는 번식하는 데 시간이 오래 걸려 재번식 과정이 더 느리다고 한다. 변화하는 환경에서 살아남기 알래스카 대학교의 펄크 휘트만 박사는 알래스카와 같은 지역의 기온이 계속 상승하면서 열대 또는 아열대 해역은 다른 지역으로 이동하고 있으며, 이는 완전히 새로운 생태계의 조건을 만들어낸다고 지적했다. 이러한 환경 변화로 인해 동물들은 새로운 기후에 적응하거나 살아남을 수 없게 될 수 있다. 알래스카 해역에서 위기에 봉착한 종은 바다오리 뿐은 아니다. 민감한 바닷새인 댕기바다오리(tufted puffin)가 캘리포니아, 일본, 러시아 등 북태평양 남부 지역의 열악한 환경으로 인해 북쪽으로 이동하는 것이 관찰되었지만, 새로운 서식지에 적응하는 데 애를 먹고 있다고 한다. 연어, 고래, 게 역시 새로운 정착지를 찾기 위해 고군분투하고 있다. 그러나 기후 변화가 해양 생물에 미치는 장기적 영향을 추적하는 연구는 제한적이다. 전문가들은 이들 해양 동물들의 미래를 불확실하게 바라보고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(108)] 알래스카 바다오리, 기록적인 폭염으로 절반 이상 떼죽음
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[우주의 속삭임(89)] 화성 궤도선, 붉은 행성에서 '겨울 원더랜드' 목격
- 한국에서는 화이트 크리스마스를 볼 수 없었지만, 적어도 '붉은 행성' 화성에서는 '겨울 원더랜드' 이미지를 볼 수 있었다. 지난 2022년 6월 유럽우주국(ESA)의 화성 익스프레스 궤도선에 탑재된 독일산 고해상도 스테레오 카메라(HRSC)와 2022년 9월 나사(NASA)의 화성 정찰 궤도선이 고해상도 영상 과학 실험(HiRISE) 카메라를 사용해 촬영한 이 이미지는 화성의 남극 근처, 오스트랄레 스코풀리(Australe Scopuli) 지역의 눈 덮인 풍경을 보여준다. 그러나 여기서 보이는 '눈 또는 얼음'은 지구에서 보는 것과는 전혀 다르다. 사실, 그것은 이산화탄소 얼음이며, 화성의 남극에는 일년 내내 8m 두께의 얼음층이 있다. 또한 위 사진은 실제로 겨울이 아니라 여름에 찍은 것이다. 이곳은 1년 내내 매우 춥다. 그렇다면 왜 이 사진에서는 눈이 살짝 뿌려진 것처럼 보일까. 어두운 부분은 얼음 위에 떨어진 먼지층이다. 먼지는 일반적으로 얼음 아래 깊은 곳에서 발견되지만, 계절적인 요인으로 인해 일부가 표면으로 올라온다. 나사의 화성 정찰 궤도선도 화성의 모래 언덕 옆면에 겨울 서리가 늘어선 것을 촬영했다. 나사에 따르면 이 서리는 침식을 방지하여 모래 언덕을 구성하는 먼지를 봄의 해빙기까지 그대로 유지하도록 한다. 여름에 화성 남극의 이산화탄소 얼음이 햇빛으로 인해 따뜻해지면 얼음이 승화되기 시작한다. 즉, 고체에서 증기로 바로 변환한다. 그렇게 되면서 얼음 안에 갇힌 가스 주머니가 형성된다. 결국 압력이 충분히 커져서 주머니가 터지면 가스가 분출하고, 분출하는 가스의 압력은 얼음 아래에 있는 어두운 먼지를 공기 중으로 뿜어낼 정도의 강도를 갖고 있다. 먼지가 지표면으로 다시 떨어지면 바람이 이 먼지를 소용돌이 패턴으로 운반한다. 유사한 과정이 화성 표면에서 발견되는 거미와 같은 특징을 만들기도 한다. 따라서 화성 익스프레스 궤도선이 촬영한 이미지에서 아름다운 목가적인 겨울 풍경처럼 보이는 것은 실제로는 가스 제트가 표면에 먼지를 뿜어내는 역동적인 여름 풍경이다. 여름이라고는 하지만 기온은 섭씨 영하 125도로 매우 춥다.
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[우주의 속삭임(89)] 화성 궤도선, 붉은 행성에서 '겨울 원더랜드' 목격
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[글로벌 핫이슈] 새 천년의 카운트다운, 'Y2K' 공포는 왜 찻잔 속 태풍이 되었나
- 1999년, 세계는 보이지 않는 적 앞에서 초긴장 상태에 돌입했다. 밀레니엄 버그(Y2K)는 단순한 기술 오류가 아니라 문명 자체를 위협하는 시한폭탄으로 여겨졌다. 비행기가 추락하고, 은행 계좌가 초기화되며, 원자력 발전소가 폭발할 것이라는 암울한 예측이 쏟아졌다. 사람들은 새 천년이 인류 역사상 가장 어두운 밤이 될 수도 있다고 믿었다. 그러나 2000년 1월 1일 자정이 지나고, 세계는 아무런 문제 없이 흘러갔다. 비행기는 정상 운항했고, 은행 시스템은 멀쩡했다. 공포는 사라졌고, 새 시대는 평온하게 시작됐다. 마이크로소프트 당시 CTO 네이선 마이어볼드는 포럼(The Forum) 칼럼에서 "비행기가 추락하고 은행 시스템이 붕괴할 수 있다"고 경고했지만, 수조 원에 달하는 준비 작업 덕분에 세계는 Y2K 사태를 무사히 넘겼다고 밝혔다. 이 발언은 가디언(The Guardian)에서도 인용되며 Y2K를 둘러싼 전 세계적 우려를 단적으로 드러냈다. 정부와 기업들은 시스템을 점검하고 코드를 수정하며 Y2K에 대비했다. 일부 종교 지도자는 이를 '신의 심판'으로 해석했고, 시민들 중 일부는 시골로 피신하거나 생필품과 총기를 비축했다. 그러나 대다수는 이를 '과장된 공포'로 여겼다. 2000년 1월 1일, 일부 시스템에서 사소한 결함이 발견됐지만, 문명 붕괴는 없었다. Y2K는 거대한 공포로 기억되지만, 세계는 새 천년을 평온하게 맞이했다. [미니해설] Y2K, '공포의 밤'은 없었다⋯기술 사회에 던진 경고와 교훈 1999년, 세계는 밀레니엄 버그(Y2K)라는 거대한 기술적 위협 앞에 서 있었다. 비행기 추락, 금융 시스템 붕괴, 심지어 제3차 세계대전까지 예측되며 공포가 확산됐다. 2000년이 도래했지만, 예상된 재앙은 없었다. 오히려 Y2K는 '과장된 공포'라는 비판 속에 역사의 한 페이지로 남게 되었다. '디지털 대재앙'의 예고⋯2000년, 컴퓨터는 멈추고 세상은 붕괴할 것인가? 당시 마이크로소프트 CTO였던 네이선 마이어볼드는 "상황이 얼마나 나빠질지 예측하기 어렵다. 비행기가 추락하고 은행 컴퓨터가 작동을 멈출 수 있다"고 경고했다. Y2K 문제의 본질은 명확했다. 20세기 대부분의 컴퓨터가 연도를 두 자리로 저장해 2000년이 되면 '00'으로 초기화되어 1900년으로 인식될 수 있다는 것이었다. 이는 당시 프로그래밍 관행에서 비롯된 문제였다. 저장 용량을 아끼기 위해 연도를 두 자리로 표기했던 것이 예상치 못한 결과를 초래한 것이다. 이 문제는 컴퓨터가 개인 PC에서 금융 시장, 항공 시스템, 심지어 병원에 이르기까지 모든 곳에서 작동하던 당시 상황을 반영했다. 시스템 오류가 하나 발생하면, 연쇄적으로 다른 시스템을 무너뜨릴 것이라는 '도미노 효과'에 대한 두려움이 컸다. 이에 따라 기업과 정부는 대규모 코딩 수정 작업에 돌입했다. 딜로이트에서 Y2K 대응을 주도했던 마틴 토머스는 "우리는 작은 군대를 조직해 항공기 격납고를 빌리고, 300~400대의 PC로 코드를 점검했다"고 회상했다. 미국과 영국은 정부 차원의 태스크포스를 구성하고, 신문과 광고를 통해 Y2K 대비를 독려했다. 당시 영국 총리였던 토니 블레어는 "우리의 컴퓨터 안에 잠재적 시한폭탄이 있다"며 대중에게 경고하기도 했다. '세기말 공포' Y2K는 어떻게 사회 문화 현상으로까지 번졌나? 하지만 Y2K는 기술적 문제를 넘어 문화적 현상이 되었다. WWE 레슬러 크리스 제리코는 'Y2J'라는 별명을 지으며 Y2K 공포를 활용했고, 종교 지도자 제리 폴웰은 이를 '신의 심판'으로 해석했다. 그는 "1월 1일이 세계 역사에서 운명적인 날이 될 것"이라며 신도들에게 준비를 촉구했다. 이는 새로운 기술에 대한 사회적 불안감이 투영된 현상이었다. 과학기술의 발전과 함께 급변하는 사회에 대한 두려움이 Y2K라는 사건을 통해 증폭된 것이다. 이러한 공포 속에서 일부 시민들은 시골로 피신하거나 생필품과 총기를 비축했다. 그러나 대다수는 평소와 다름없는 일상을 보냈다. 2000년 1월 1일, 일부 컴퓨터에서 사소한 오류가 발생했지만 전 세계적으로 큰 문제는 없었다. 마틴 토머스는 "Y2K가 재앙이 되지 않은 것은 우리의 대응 덕분"이라며, "만약 우리가 준비하지 않았다면, 시스템 붕괴는 이미 1999년부터 시작됐을 것"이라고 말했다. Y2K는 '찻잔 속 태풍'이었나, 아니면 '미래 경고'였나? Y2K는 헛소동으로 끝났지만, 그 속에 담긴 메시지는 여전히 유효하다. 이 사건은 기술 의존 사회에서 시스템의 취약성을 보여주는 중요한 교훈으로 남았다. 오늘날, 사이버 보안 위협과 인공지능(AI)의 부작용 등 기술 발전에 따른 새로운 위험이 도사리고 있다. Y2K는 우리가 '보이지 않는 기술적 문제'에 대해 지속적으로 대비해야 한다는 점을 일깨워 준다. 기술이 발전할수록 사회는 더욱 복잡해지고, 시스템의 오류는 더욱 심각한 결과를 초래할 수 있다. Y2K는 '결코 일어나지 않은 재앙'이었지만, 그 대비 과정에서 얻은 교훈은 오늘날에도 유효하다. IT 전문가들이 일상적으로 수행하는 보안 패치와 시스템 업데이트는 Y2K가 남긴 가장 중요한 유산 중 하나다. Y2K 이후 소프트웨어 개발 및 유지보수 방식에도 큰 변화가 있었다. 모듈화 프로그래밍, 객체 지향 프로그래밍 등 유지보수와 확장성을 고려한 개발 방식이 널리 보급되었으며, 지속적인 테스트와 품질 관리의 중요성이 더욱 강조되었다. Y2K는 단순한 해프닝이 아닌 기술과 인간의 관계를 다시금 돌아보게 만든 상징적인 사건으로 남을 것이다. 1999년의 공포는 사라졌지만, 그 과정에서 얻은 교훈은 우리 사회에 깊이 각인되었다. 시스템의 작은 결함이 어떻게 문명의 기반을 흔들 수 있는지 우리는 목격했고, 기술적 결함에 대한 대비는 이제 선택이 아닌 필수가 되었다.
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- IT/바이오
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[글로벌 핫이슈] 새 천년의 카운트다운, 'Y2K' 공포는 왜 찻잔 속 태풍이 되었나
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[기후의 역습(107)] 2024년, 과학계를 뒤흔든 기후 충격⋯탄소 폭증·해류 붕괴·지구 자전 변화
- 2024년은 급증하는 탄소 배출량, 예상치 못한 지구온난화 요인, 붕괴 직전에 놓인 해류 등으로 기후 과학계를 충격에 빠뜨린 한 해였다. 올해 지구는 기후가 빠르게 온난화되고 있으며, 예측 불가능한 단계에 진입하고 있다는 명확한 신호를 보냈다. 스페인을 강타한 대규모 산사태부터 플로리다 해안을 잇따라 덮친 초강력 허리케인까지, 2024년은 극단적인 날씨가 전 세계를 강타했다. 기후 과학자들은 국가들이 즉각적으로 탄소 배출을 감축하지 않으면 지구가 더욱 통제 불가능한 기후 혼돈 단계로 진입할 것이라고 거듭 경고했다. 그러나 2024년은 암울한 소식만 있었던 것은 아니다. 연구자들은 기후 변화의 최악의 영향을 막기 위한 완화 전략도 제시했다. 예를 들어, 과학자들은 지구 대기층 중 하나인 성층권(지표면에서 약 12~50km 상공)의 수분을 제거하는 방안을 제시했다. 성층권이 열을 우주로 방출하지 못하게 막는 역할을 한다고 판단해 이를 건조시켜 지구를 냉각시키는 방안을 제안한 것이다. 예상치 못한 새로운 온난화 요인부터 남극에서의 '체제 전환(regime shift)'까지, 라이브사이언스가 다룬 2024년 기후 변화 분야에서 주목할 만한 사건들을 정리했다. AI, 지구 자전 속도와 기울기 변화 경고 올여름, 인공지능(AI)을 활용한 연구 결과에 따르면, 기후 변화가 지구의 자전 속도에 영향을 미쳐 하루 길이가 길어질 수 있다는 경고가 나왔다. 극지방의 빙하가 급속히 녹으면서 물이 적도 부근으로 유입되고, 이로 인해 지구가 적도에서 불룩해지는 현상이 나타났다. 이는 지구 중심에서 더 먼 곳에 무게가 쏠리게 만들어 자전 속도를 늦출 수 있다. 마치 회전하는 피겨스케이터가 팔을 벌릴 때 속도가 느려지는 원리와 유사하다. 연구진은 적도 부근의 물 축적으로 인해 지구 자전축이 이동하고 있으며, 자북극과 자남극이 매년 축에서 점점 멀어지고 있다고 밝혔다. 지구 자전 변화는 하루가 미세하게 길어질 수 있다는 것을 의미한다. 인간은 이를 보정하기 위해 음의 윤초(閏秒)를 도입해 쉽게 조정할 수 있다. 그러나 이러한 현상이 심화될 경우, 우주 탐사 및 컴퓨터와 스마트폰의 시간 측정 시스템에도 영향을 미칠 수 있다는 지적이 나온다. 지구, 1.5도 상승선 연속 초과 7월에 발표된 분석에 따르면, 2023년 6월부터 13개월 연속 지구 평균 기온이 산업화 이전 평균보다 최소 섭씨 1.5도(화씨 2.7도) 높았다. 매월 기온이 전월을 상회했으며, 이는 지구가 파리기후협정에서 설정한 1.5도 목표를 지속적으로 초과하고 있음을 보여준다. 해당 기간 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전보다 섭씨 1.64도(화씨 3도) 높았으며, 과학자들은 "역대급" 기록이 경신되고 있다고 밝혔다. 엘니뇨와 탄소 배출, 기록적 고온 유발 올해의 폭염 현상은 부분적으로 엘니뇨에 의해 촉진됐다. 엘니뇨는 동·중태평양 적도 지역의 해수면 온도를 높이는 기후 주기로, 지구 평균 기온 상승에 영향을 미친다. 하지만 연구진은 기후 변화와 온실가스 배출 증가가 폭염의 주요 원인임을 강조했다. 파리기후협정에서 설정한 1.5도 목표는 20~30년 동안의 평균으로 측정되므로 당장은 깨지지 않았지만, 가까운 미래에 온도가 하락할 조짐은 보이지 않는다고 연구진은 지적했다. 해운 규제, 예상치 못한 온난화 가속화 5월에 발표된 연구에 따르면, 최근 해운 부문에서 이뤄진 배출 감소가 지구 온난화를 가속화하고 해수 온도를 기록적으로 높이는 데 기여한 것으로 나타났다. 2020년 시행된 해운 규제로 인해 황산화물 배출량이 80% 급감했다. 이는 대기 질 개선에는 긍정적인 효과를 미쳤지만, 황산화물 입자의 급감은 태양 복사열을 반사해 지구를 냉각시키는 효과를 상실하게 했다. 과학자들은 이를 "의도치 않은 대규모 지구공학 실험"으로 규정했다. 과거 황산화물 입자는 온실가스 배출로 인한 온난화를 일부 상쇄하는 역할을 했다. 하지만 올해 연구진은 입자 감소로 인해 향후 몇 년 동안 지구가 이례적으로 더워질 수 있다고 경고했다. 이미 2023년에는 온난화 규모가 2020년 지구 열 흡수 증가의 80%에 해당한다고 밝혔다. 지구, 2030년까지 2도 상승 가능성 2월에 발표된 논란의 여지가 있는 연구는 지구 온난화가 예상보다 최소 10년 빠르게 진행되고 있으며, 2030년까지 산업화 이전 대비 2도(화씨 3.6도)의 온난화에 도달할 것이라고 밝혔다. 기존 예측은 온난화가 2040~2050년 사이에 발생할 것으로 예상했다. 연구진은 카리브해에서 발견된 해면 동물의 골격을 분석해 이러한 결론을 도출했다. 그러나 일부 과학자들은 카리브해의 온난화가 전 세계 해양을 대표하지 않는다고 지적하며 연구 결과를 비판했다. 독일 막스플랑크 기상학연구소의 요헴 마로츠케 교수는 "이 작은 해양 지역에서 전 세계로 확대 해석하는 것은 믿을 수 없다"고 말했다. 대서양 해류 붕괴 경고 올해 기후 과학자들은 대서양 해류가 이번 세기 내에 붕괴할 수 있으며, 이는 북반구와 아마존 우림, 열대 몬순 지역에 기후 혼란을 야기할 것이라고 경고했다. 대서양 자오선 순환(AMOC)으로 알려진 주요 해류가 여기에 포함되며, 이는 유럽의 온화한 기후를 유지하고 대서양 생태계를 지탱하는 역할을 한다. 그러나 북극 해빙이 녹으면서 북대서양의 염도가 낮아지고, 해류의 순환 동력이 약화되고 있다. 이에 따라 유럽 북부는 급격한 한랭화를 겪을 수 있으며, 북대서양에서 '냉점(cold blob)' 현상이 이미 관측되고 있다. 탄소 배출, 사상 최대치 기록 2024년 화석 연료로 인한 전 세계 탄소 배출량은 412억 톤(374억 메트릭 톤)으로 사상 최고치를 기록했다. 이는 2023년 대비 0.8% 증가한 수치로, 과학자들은 탄소 배출이 아직 정점을 찍지 않았다고 분석했다. 연구진은 현재의 배출 속도라면 향후 6년 내에 지구 온난화가 파리협정의 1.5도 목표를 초과할 확률이 50%에 이를 것이라고 경고했다. 남극, 빙하 '체제 전환' 진입 우려 올해 2월 20일 남극의 해빙 면적은 198만 5000㎢(76만 6400 제곱마일)로, 역대 최저 수준에 근접했다. 이는 남극 대륙의 육상 빙하를 보호하고 지구의 냉각 역할을 하는 해빙의 감소를 의미한다. 과학자들은 남극이 회복 불가능한 '체제 전환(regime shift)' 단계에 접어들고 있으며, 이는 남극뿐만 아니라 전 세계 해양 시스템에 혼란을 야기할 수 있다고 경고했다. 2022년 남극에서는 역대 최대 폭염이 발생했으며, 황제펭귄 새끼들이 대량 폐사하는 사례도 보고됐다.
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[기후의 역습(107)] 2024년, 과학계를 뒤흔든 기후 충격⋯탄소 폭증·해류 붕괴·지구 자전 변화
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"생명 진화의 시작은 20억 년 전부터"⋯타임라인 15억 년 끌어 올렸다
- 지구에서 생명의 시작은 약 20억년 전에 발생했다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 전 세계 생명체의 역사는 암석에 기록된다. 생명의 역사와 진화는 화석 및 화석이 발견되는 퇴적물 층에 새겨져 있다. 지금까지의 정설은 생명의 시작은 대략 5억 년 전부터였다. 그런데 최근 미국 버지니아 공대 연구진은 생명의 역사를 거의 20억 년 전으로 확장, 시간표를 15억 년이나 연장하는 연구 보고서를 발표했다. 이 연구는 사이언스지에 실렸으며 어스닷컴이 요약해 전했다. 생명 차트 확장 지금까지 발견된 화석의 증거는 지난 5억 년 동안 생물 진화의 이정표를 기록해 왔다. 그런데 버지니아 공대 지생물학자 슈하이 샤오 박사가 이끄는 연구진은 원생대 고대 생명체 시대를 최대 25억 년 전까지 확장하는 분석 결과를 얻었다. 원생대 생명체는 일반적으로 더 작고 부드러웠으며, 뼈대가 없는 해면동물은 화석 흔적을 거의 남기지 않았다. 이 흔적을 연구진이 찾아낸 것. 샤오 박사는 "이번 연구는 지금까지 이 기간에 대한 가장 포괄적인 최신 분석이다"라고 말했다. 연구진은 분석을 위해 더 높은 시간적 해상도의 그래픽 상관관계 프로그램을 적용했다. 연구 결과는 원생대 생명체의 전 세계적 다양성과 진화에 대한 고해상도 분석을 제공한다. 생명 차트는 광대한 기간 동안 생명의 역사가 어떻게 전개되었는지에 대한 정보를 제공한다. 원생대 생명체에 대한 기초적인 이해 연구에 따르면 약 25억 년에서 5억 4100만 년 전까지 지속된 원생대 기간 동안, 지구상의 생명체는 대부분 단순하고 미세했다. 박테리아나 조류 등 작은 단세포 유기체가 바다에서 유영했던 것으로 보인다. 이러한 초기 생명체는 지구를 형성하는 데 큰 역할을 했다. 그들은 광합성을 통해 산소를 생산했고, 산소가 점차 대기를 채워 더 복잡한 생명체가 발달할 수 있는 기반을 마련했다. 원생대 중반에는 진핵생물이라는 더 진보된 세포가 나타났다. 이 세포들은 오늘날 모든 식물과 동물의 구성 요소로, 세포 안에는 핵과 다른 특수한 구조가 있다. 원생대가 진행되면서 생명은 더욱 진화하기 시작했다. 원생대가 끝나갈 무렵, 진핵 세포 중 일부는 단순한 다세포 유기체를 형성하기 시작했다. 이는 오늘날 우리가 보는 생명체의 다양성을 위한 토대를 마련했다. 이 시대의 화석은 작은 세포 군집과 단순한 바다 생물의 첫 징후를 보여준다. 생명은 여전히 대부분 바다에 서식했지만, 이러한 초기의 진화는 다음 시대인 현생대에 일어날 생명의 폭발을 위한 무대를 제공했다. 원생대 해양 진핵생물의 진화 연구팀은 핵이 있는 세포를 가진 유기체인 고대 해양 진핵생물의 진화를 분석했다. 이 초기 진핵생물은 동물, 식물, 균류의 조상이었고, 이들은 지구상의 복잡한 생명의 길을 열었다. 연구진은 진핵생물이 적어도 18억 년 전에 처음 나타났다는 것을 발견했다. 그리고 '지루한 10억 년'이라고 불리는 그 다음 10억 년 동안 이 상황은 크게 변하지 않았다. 종은 느리게 진화했고 다양성은 안정적으로 유지되었으며 새로운 종이 출현하거나 오래된 종이 멸종하는 경우는 거의 없었다고 한다. 이 지루하지만 평온했던 기간은 지구가 극적인 변화를 겪으면서 결국 끝났다. 그 후 환경 변화와 진화로 다양성이 급증했고 오늘날 우리가 알고 있는 복잡한 생태계의 발전 무대가 마련됐다. 빙하기가 생명의 진화에 미친 영향 7억 2000만 년에서 6억 3500만 년 전에 지구는 적어도 두 번의 심각한 빙하기를 경험했다. 전 지구적 빙하기는 지구를 얼음 속으로 몰아 넣었고, 생명체의 궤적을 바꾸어 놓았다, 샤오 박사는 "빙하는 다양성과 역동성 측면에서 진화 경로를 재설정한 주요 요인이었다"라고 설명했다. 빙하기 직후 진핵생물 종이 빠르게 교체된 것이다. 이로써 지루한 10억 년이 끝나고 역동적인 생물 다양성 시대가 시작됐다. 그렇다면 지루한 10억 년 동안 진핵생물 진화는 왜 그렇게 느리고 안정적으로 유지되었을까. 그 이유는 이 기간 동안 종의 교체율이 낮았기 때문이다. 빙하기를 거치면서 기후 변화와 대기 중 산소 수치 상승이 생명체 진화를 가속하는 역할을 했을 것으로 추정된다. 또는 유기체 간의 경쟁이나 상호 작용이 신속한 종의 진화를 이끌었을 것이라는 해석도 있다. 원생대 생명에 대한 이번 연구는 현대 동물, 식물, 균류의 조상인 초기 진핵생물이 어떻게 진화했는지에 대한 이해를 높여주고 있다. 또 수십억 년에 걸쳐 생물과 지구 환경이 어떻게 서로에게 영향을 미쳤는지도 보여준다는 지적이다.
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"생명 진화의 시작은 20억 년 전부터"⋯타임라인 15억 년 끌어 올렸다
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[우주의 속삭임(88)] 화성 지하 깊은 곳에서 물 발견⋯생명체 존재하나?
- 화성 내부를 세밀히 들여다본 결과, 지하 깊은 곳에 물이 숨어 있는 것으로 추정돼 생명체의 존재에 대한 새로운 희망을 주고 있다고 어스닷컴이 전했다. 이 분석 및 연구 결과는 UC 버클리 및 샌디에이고 캠퍼스의 연구진이 수행하고, 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 실렸다. 최근의 연구에서 나온 증거에 따르면, 액체 상태의 물은 화성 표면 아래 깊은 곳에 고립돼 내부의 균열(틈)과 구멍에 갇혀 있는 것으로 보인다. 이를 근거로 전문가들은 화성의 바다 약 1마일(1.6km) 아래 전체를 덮을 만큼의 충분한 물이 있을 수 있다고 추정했다. 이 발견은 화성의 물 대부분이 수십억 년 전에 우주로 사라졌다는 오래된 이론을 완전히 뒤바꾸는 것이다. 우주로 날아가지 않고 상당한 물이 화성에서 전혀 사라지지 않고 지하 깊은 곳에 남아 있을 수 있다는 것이다. 화성 지하의 비밀 미 항공우주국(나사·NASA)의 인사이트(InSight) 임무가 화성 표면의 황량한 풍경 아래 깊은 곳에서 수집한 지진 판독값은 숨겨진 거대한 저류층(저수지)이 있다는 아이디어를 뒷받침하고 있다. 연구진은 화성의 지진, 운석 충돌, 화산의 속삭임에서 나오는 신호를 연구해 화성 지하에 무엇이 있는지를 지도화(매핑)했다. 신호의 파동이 다른 층을 어떻게 통과하는지를 해석함으로써, 연구진은 이 데이터에 가장 부합하는 물질이 물에 젖은 암석이라는 것을 발견했다. 액체는 지하 깊은 곳의 작은 틈에 갇혀 있는 것으로 나타났다. 연구진인 UC 버클리의 마이클 망가 교수는 화성 표면 훨씬 아래 물이 숨겨진 곳은 결코 생명체가 거주하기 어려운 지역이 아니라고 주장했다. 그는 "지하수는 충분히 거주 가능한 환경이 될 수 있다"고 지적했다. 화성의 물과 생명체의 가능성 물론 지금까지 화성에서 직접적인 생체 신호가 나타난 적은 없다. 그러나 지하에 생명체가 서식하기에 적합한 지역이 있다는 개념은 일단 상상력을 자극한다. 지구상의 유기체 역시 엄청나게 깊은 지하나 칠흑 같은 동굴에서 살아남는다. 화성의 지각 아래에도 비슷한 조건과 환경이 존재할 수 있다. 망가 교수는 "이번 연구가 화성에서 생명체가 있다는 직접적인 증거는 아니지만, 적어도 원론적으로는 생명을 유지할 수 있는 장소임을 확인했다"고 설명했다. 심층 굴착과 높지 않은 확률 새로 발견된 저수지는 과학적으로 흥미로운 자료를 풍부하게 보유하고 있을지 모르지만, 이는 약 7~13마일(11~21km) 깊이에 존재한다. 지구에서 그 깊이까지 굴착하는 것은 현재의 엔지니어링 능력을 넘어서는 것이다. 인간이 기록한 가장 깊은 굴착은 러시아의 콜라 심층 시추공이었으며, 깊이는 7.6마일(12km) 정도였다. 화성에서 발견된 깊이의 물 공급원을 활용하거나 탐사하는 것은 현재의 지구의 기술로는 사실상 불가능해 보인다. 이는 현지에서 활동할 우주인이 이 물을 자원으로 활용할 것이라는 환상을 깬다. 지하에 물이 풍부할 지는 몰라도, 현재로서는 '그림의 떡'이라는 말이다. 화성 과거 물의 단서 옛날 화성은 아마도 더 습했을 것으로 추정된다. 궤도 이미징과 탐사선 임무 데이터는 강과 호수가 지형을 깎아냈던 시기를 알리는 특징을 보인다. 지질학적 증거는 액체 상태의 물이 특정 광물을 형성하는 데 영향을 미쳤음을 보여준다. 이번 연구는 화성에 물을 공급했던 원천의 상당 부분이 완전히 사라지지 않았다는 것을 암시한다. 대신, 물은 화성의 지각 깊숙이 스며들어 그 이후에도 그대로 남아 있었을 가능성을 내보인다. 화성 역사의 창 UC 샌디에이고 스크립스 해양연구소의 바샨 라이트 교수는 오늘날 화성에 액체상태의 물이 얼마나, 어디에 존재하는지 아는 것이 중요하다고 강조했다. 특히 화성의 물 순환을 이해하는 것은 기후, 표면 및 내부의 진화를 이해하는 데 중요하다는 지적이다. 화성의 지하 저수지를 탐사하면 고대 화성이 형성된 과정을 엿볼 수 있는 기회도 얻을 수 있다. 화성이 습한 환경에서 차갑고 건조한 상태로 전환된 이유를 설명할 수 있다는 것이다. 화성의 물과 미래 연구 2022년 종료된 인사이트 임무는 화성의 구조에 대한 풍부한 단서를 제공할 만큼 충분히 긴 시간 동안 지진 활동을 기록했다. 그 판독 결과는 이제 화성이 물을 숨긴 위치에 대한 다른 관점을 불러일으켰다. 지하 저수지에 접근해 분석하는 것은 여전히 먼 꿈이지만, 저수지가 존재한다는 사실을 아는 것만으로도 전문가들이 화성을 사람이 거주 가능한 장소로 생각하는 방식이 바뀐다. 향후 지하의 물은 미래 새로운 장비와 우주 임무에도 영감을 줄 것으로 보인다.
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[우주의 속삭임(88)] 화성 지하 깊은 곳에서 물 발견⋯생명체 존재하나?
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[퓨처 Eyes(64)] 음의 시간⋯시간이 거꾸로 흐른다고?
- 시간이 거꾸로 흐른다면? 믿기 힘들겠지만, 토론토대학교 연구진이 '음의 시간(Negative Time)'이라는 비현실적인 개념을 실험으로 증명해냈다는 연구 결과를 발표했다. 양자역학의 세계는 우리의 상식을 뛰어넘는 놀라움으로 가득한데, 이번 발견은 그 정점을 찍는 듯하다. 마치 빛이 시간을 거슬러 움직이는 듯한 기이한 현상을 보인다는데⋯. 과연 '음의 시간'이란 무엇이고, 이 발견이 우리가 알고 있던 시간과 우주에 대한 이해를 어떻게 바꿀까? 빛, 시간을 거슬러 나타난다? 과학자들은 오래전부터 빛이 물질에 들어가기 전에 나오는 것처럼 보이는 현상을 관찰해왔다. 마치 터널에 들어가기도 전에 터널을 빠져나오는 것처럼 말이다. 이는 일반적으로 물질이 빛의 파동을 왜곡시키면서 발생하는 착시 현상으로 여겨졌다. 그러나 최근 토론토대학교 연구팀은 이 현상이 단순한 착시가 아니라 실제 물리적 현상일 수 있음을 시사하는 연구 결과를 발표했다. 해당 내용에 대해서는 사어언스 얼럿, IFL사이언스, 아랍뉴스 등 다수 외신이 다루었다. 이 연구를 이끈 에이프라임 스타인버그 교수는 "우리 같은 물리학자들끼리도 '음의 시간'은 말하기 어려운 주제다. 자주 오해를 받는다"고 말했다. '음의 시간'이라는 개념은 매우 생소하고, 심지어 물리학자들 사이에서도 논란이 되는 복잡한 주제이기 때문이다. '음의 시간'의 비밀을 밝히다 스타인버그 교수 연구팀은 레이저를 이용해 빛과 원자의 상호작용을 정밀하게 분석했다. 빛의 기본 입자인 광자(phptons)가 원자를 통과할 때, 일부 광자는 원자에 흡수되었다가 다시 방출된다. 이 과정에서 원자는 일시적으로 에너지가 높아진 '들뜬 상태'가 된다. 연구팀은 이때 원자가 얼마나 오랫동안 들뜬 상태에 머무는지 측정하는 실험을 진행했다. 놀랍게도 실험 결과는 예상 밖이었다. 연구팀은 전선과 알루미늄으로 감싼 장치로 가득 찬 지하실 실험실에서 수행된 실험은 최적화 하는 데 2년이 넘게 걸렸으며, 사용된 레이저는 결과를 왜곡하지 않도록 주의 깊게 교정했다고 전했다. 이 실험을 주도한 다니엘라 앙굴로 연구원은 "원자의 들뜬 상태 지속 시간을 측정했는데, 그 시간이 음수로 나타났다"고 밝혔다. 즉, 원자가 들뜬 상태에 머무는 시간이 0보다 적게 측정된 것이다. 이는 마치 원자가 광자를 방출하기 전에 흡수하는 것처럼 보이는, 시간의 순서가 뒤바뀐 현상을 의미한다. 자동차가 터널에 들어가기 전에 나온다고? 이해를 돕기 위해 터널을 통과하는 자동차를 예로 들어보자, 만약 1000대의 자동차가 터널에 진입하는 평균 시간이 정오라고 할 때, 측정 결과 첫 번째 자동차가 터널을 빠져나가는 시간이 오전 11시 59분으로 기록됐다고 가정해보자. 이는 마치 자동차가 터널에 들어가기도 전에 터널을 빠져나온 것처럼 보이는 상황으로, '음의 시간' 개념에 비유할 수 있다. 물론, 실제로 자동차가 시간을 거슬러 터널을 빠져나올 수는 없다. 마찬가지로, 양자역학에서 관측된 '음의 시간' 현상 또한 우리가 일상적으로 경험하는 시간의 흐름과는 다르게 해석해야 한다. '음의 시간'은 시간 여행을 의미하는가? 그렇다면 이번 연구 결과는 시간 여행이 가능하다는 것을 의미하는 것일까? 스타인버그 교수는 "우리는 무언가가 과거로 이동했다고 말하고 싶지는 않다. 그건 오해다"고 강조했다. 즉, 이번 연구 결과가 시;간 여행의 가능성을 시사하는 것은 아니다. 양자역학에서는 입자들이 고정된 시간선을 따라 움직이는 것이 아니라 확률적으로 존재하며, 다양한 시간대에 걸쳐 상호작용할 수 있다. 이러한 현상은 우리의 일상적인 직관과는 매우 다르지만, 아인슈타인의 특수 상대성이론과 같은 기존 물리학 법칙과 충돌하는 것은 아니다. 특수 상대성 이론은 어떤 것도 빛보다 빠르게 이동할 수 없다고 규정하는 데, 연구팀은 이번 실험에서 광자가 정보를 전달하지 않았기 때문에 우주의 속도 제한을 위반하지 않았다고 설명했다. 과학계의 뜨거운 논쟁, 그리고 새로운 가능성 '음의 시간'이라는 개념은 과학계에서 뜨거운 논쟁을 불러일으켰다. 독일의 이론 물리학자 사빈 호센펠더는 유튜브에서 이 연구에 대해 비판적인 의견을 제시했다. 그는 "이 실험에서 음의 시간은 시간의 흐름과는 무관하다. 이는 단지 광자가 매질을 통과하는 방식과 위상이 변화하는 과정을 설명하는 방법일 뿐이다"고 주장했다. 하지만 앙굴로와 스타인버그는 이에 대해 반박하며, 이번 연구가 빛의 속도가 항상 일정하지 않고 매질에 따라 달라질 수 있는 이유를 설명하는 데 중요한 단서를 제공한다고 강조했다. '음의 시간'에 대한 해석과 그 의미는 여전히 과학게에서 논쟁중이지만, 이번 연구는 양자 역학의 세계를 더 깊이 이해하는 데 중요한 발검음이 될 것이다. 비록 아직은 낯설고 어려운 개념이지만, '음의 시간'은 우주에 대한 우리의 이해를 넓히고 시간과 공간에 대한 근본적인 질문을 던지며 과학적 탐구의 새로운 지평을 열 것으로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(64)] 음의 시간⋯시간이 거꾸로 흐른다고?
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AI, 위스키 구분에서 인간 전문가 앞섰다
- 인공지능(AI)이 인간 전문가보다 위스키의 맛을 훨씬 더 잘 감별했다는 연구 결과가 발표됐다. AI는 사람처럼 음료를 맛보는 대신 데이터를 사용하여 스카치 위스키와 미국 위스키를 구별해 냈다. 특히 위스키의 향과 성분을 인간 전문가보다 더 신뢰할 수 있는 정확도로 식별할 수 있었다고 뉴사이언티스트가 전했다. 이는 독일의 프라운호퍼 공정공학 및 포장 연구소(Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging)의 안드레아스 그라스캄프 박사 팀이 밝힌 것이다. 연구팀은 OWSum이라는 AI 분자 냄새 예측 알고리즘을 훈련해 다양한 위스키를 인지할 수 있도록 설명했다. 연구진은 이를 바탕으로 9가지 유형의 스카치 위스키와 7가지 유형의 미국 버번 및 위스키를 포함, 총 16개 샘플을 대상으로 연구를 진행했다. 연구진은 OWSum에게 꽃, 과일, 나무 또는 스모키와 같은 풍미에 대한 키워드 설명을 기반으로 두 국가의 음료를 구별하도록 했다. 그 결과 키워드 설명만으로 AI는 음료가 어느 나라 산인지를 거의 94%의 정확도로 알아낼 수 있었다. 주류의 복잡한 향은 많은 화합물의 유무에 따라 결정된다. 연구진은 AI에 위스키에서 일반적으로 발견되는 390개의 분자로 구성된 참조 데이터 세트를 제공했다. 샘플 음료에 어떤 분자가 존재하는지를 보여주는 가스크로마토그래피-질량 분석법 데이터를 AI에 제공했을 때, OWSum의 정확도는 100%까지 올라갔다. 멘톨과 시트로넬롤과 같은 화합물은 미국산 위스키를 확실히 알려주는 요소였으며, 메틸 디카노에이트와 헵탄산은 스카치 위스키의 특징이었다. 연구진은 또 위스키의 화학 성분을 기반으로 상위 5개 냄새 키워드를 예측하는 능력에 대해 OWSum과 신경망을 모두 테스트했다. 완벽한 정확도를 1로, 부정확성을 0까지로 한 점수에서 OWSum은 0.72를 달성했다. 신경망은 0.78을 달성했고 인간 위스키 전문가 테스트 참가자는 0.57로 낮게 나타났다. 연구진은 "분석 결과는 인간에게든 기계에게든 복잡한 작업이지만 기계가 인간보다 더 일관성이 있다는 사실을 보여준다"고 말했다. 그러나 "이것이 인간이 필요하지 않다는 것은 아니며, 인간은 적어도 지금 당장은 기계를 훈련시키는 데 필요하다"고 썼다. 두 모델 모두 분자의 농도를 고려하지 않고 분자의 유무만 고려했다. 연구진은 이를 개선하고 더 높은 정확도를 낼 수 있도록 할 계획이다. 그라스캄프는 이러한 AI 도구가 위스키 생산자의 품질 관리나 새로운 위스키 개발에 사용될 수 있으며, 특히 가짜 위스키를 구별해 내는 데 유용하게 사용될 수 있다고 설명했다. 나아가 다른 식품 및 음료 생산이나 화학 산업과 같이 '향을 함유한 모든 제품'에도 사용될 수 있다고 밝혔다.
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AI, 위스키 구분에서 인간 전문가 앞섰다
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바이든 행정부, 중국 범용반도체 불공정 무역 조사 착수
- 조 바이든 미국 행정부가 새 정부 출범 약 한 달을 앞두고 자동차나 가전제품 등에 사용되는 중국산 범용 반도체를 대상으로 중국의 불공정 무역행위 조사에 착수했다. 이번 조사는 2025년 1월 20일 출범할 도널드 트럼프 2기 행정부의 중국산 제품에 대한 고율 관세 부과 근거로 활용될 전망이다. 미 무역대표부(USTR)는 23일(현지시간) 무역법 301조에 근거해 중국의 반도체 지배 행위와 정책, 관행에 대한 조사에 착수한다고 밝혔다. USTR은 중국이 반도체 시장 장악을 위해 시장 점유율 목표를 설정한 뒤 정부 보조금을 활용해 불공정하고 비시장적인 수단을 광범위하게 동원했다고 보고 있다. 캐서린 타이 USTR 대표는 "중국이 철강, 알루미늄, 태양광 패널, 전기차, 핵심광물 등의 산업에서와 유사하게 반도체 산업에서도 세계 시장 지배를 목표로 삼고 있다는 증거를 발견했다"며 "이(정부 보조금)를 통해 기업은 생산 능력을 급속도로 확장하고, 인위적으로 반도체 가격을 낮춰 시장 지향적 경쟁기업에 상당한 피해를 주고 잠재적으로 이들을 제거할 위협을 가하고 있다"고 지적했다. USTR은 이번 조사에서는 중국산 범용 반도체의 영향뿐 아니라 이 반도체가 방위, 자동차, 의료기기, 항공우주, 통신, 발전, 전력망 등 핵심 산업 최종 제품에 어떻게 통합되는지도 살펴볼 예정이다. 중국산 실리콘 카바이드 기판과 반도체 제조 웨이퍼도 조사 대상에 포함된다. 지나 러몬도 미 상무부 장관은 "상무부 조사 결과 미국 제품 3분의 2에 중국산 범용 반도체가 탑재됐고 방위산업을 비롯해 미국 기업의 절반은 반도체 원산지를 알지 못했다고 밝혔다"고 말했다. 그러면서 "중국은 향후 10년동안 전 세계 신규 범용 반도체 생산 능력의 60% 이상을 차지하겠다는 목표를 갖고 있다"며 "이는 다른 지역의 투자를 억제하고 불공정한 경쟁을 불러일으킨다"고 지적했다. 이번 조사의 배경이 된 무역법 301조는 불공정 무역행위를 하는 국가에 대해 미 대통령이 관세를 비롯해 폭넓은 무역보복 조치를 취할 수 있는 권한을 부여한다. 상무부 조사에 따르면 중국 기업은 미국 기업보다 30~50% 낮은 가격에 범용 반도체를 공급하고 있고 일부는 생산원가 보다 낮은 가격에 제공했다. 만약 중국의 불공정 무역관행이 확인될 경우 미국은 보복관세나 수입금지 등 광범위한 보복조치를 취할 수 있다. 의회에 추가 조치 권고도 가능하다. 다만 조사에 몇달이 걸릴 것으로 예상돼 후속 조치는 트럼프 2기 행정부에서 이뤄질 전망이다. 바이든 행정부의 이번 조사는 앞서 중국산 모든 수입품에 대한 60% 관세를 예고한 트럼프 당선인에게 대(對)중국 폭탄관세 부과의 길을 보다 손쉽게 열어줄 것이란 분석이 나온다. 바이든 대통령과 트럼프 당선인 모두 대중 정책에 있어서는 강경한 기조를 보이고 있다. 이에 앞서 바이든 행정부는 중국산 반도체에 올해 1월부터 50%의 관세를 부과했고, 최근엔 중국산 태양광 웨이퍼와 폴리실리콘에도 내년부터 50%의 관세를 부과하겠다고 밝혔다.
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바이든 행정부, 중국 범용반도체 불공정 무역 조사 착수
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[국제 경제 흐름 읽기] 코코아 가격 폭등, 초콜릿 대란 오나
- 서아프리카의 코코아 공급 부족과 헤지펀드의 갑작스러운 시장 이탈이 겹치면서 코코아 가격이 사상 최고치를 경신, 초콜릿 가격 인상이 불가피할 전망이다. 로이터통신에 따르면, 지난 4월 뉴욕 선물시장에서 코코아 가격은 톤당 1만 2000달러를 돌파했다. 이는 올해 1월 대비 3배 이상 상승한 수치다. 코트디부아르와 가나의 생산 차질이 주요 원인으로, 이 두 나라는 전 세계 코코아 생산량의 60% 이상을 담당한다. 헤지펀드는 시장 변동성 확대와 거래 비용 증가를 이유로 코코아 선물 시장에서 발을 빼고 있다. 애스펙트 캐피털의 라즈반 렘싱 이사는 "변동성이 커진 시장 상황에서 리스크 관리를 위해 포지션을 축소할 수밖에 없었다"고 밝혔다. 시장 전문가들은 "헤지펀드 이탈과 공급 부족 장기화는 코코아 가격 변동성을 더욱 키울 것"이라며 "크리스마스 등 초콜릿 수요가 늘어나는 시기를 앞두고 초콜릿 가격 인상이 불가피할 것으로 보인다"고 전망했다. [미니해설] 헤지펀드, 왜 코코아 시장에서 떠났나? 2024년 코코아 시장은 전례 없는 혼란을 겪고 있다. 서아프리카의 공급 문제에 더해 시장의 중요한 축이었던 헤지펀드들이 대거 이탈하면서 코코아 가격은 폭등했다. 코코아 선물 가격은 2024년 4월, 톤당 1만 2000달러를 돌파하며 사상 최고치를 기록했다. 이는 1월의 4000달러 수준에서 불과 3개월 만에 3배 넘게 상승한 것이다. 코코아 가격 폭등은 단순히 초콜릿 가격 인상으로 끝나지 않는다. 초콜릿 원료 공급에 차질이 생기면 제품 생산 자체가 어려워질 수 있다. 특히, 중소 초콜릿 제조업체들은 원료 수급난과 가격 폭등으로 경영난을 겪고 있으며, 일부는 사업 중단이나 매각을 고려하고 있다. 코코아 가격 폭등은 초콜릿 업계 전반에 걸쳐 도미노처럼 파장을 일으키고 있으며, 궁극적으로는 소비자들에게까지 영향을 미칠 것으로 예상된다. 코코아 생산량 감소, 왜 일어났나? 코코아 가격 폭등의 주요 원인 중 하나는 코코아 생산량 감소다. 서아프리카에 있는 코트디부아르와 가나는 전 세계 코코아 생산량의 60% 이상을 차지하는 주요 생산국이다. 그러나 최근 이 지역에서는 이상 기후와 흑점병 확산으로 코코아 생산에 차질을 빚고 있다. 흑점병은 카카오 나무에 치명적인 곰팡이병으로, 습도가 높고 온도가 높은 환경에서 빠르게 번식한다. 최근 서아프리카 지역의 잦은 강우와 고온 현상은 흑점병 확산에 이상적인 조건을 제공했다. 농부들은 흑점병 피해를 막기 위해 살균제를 사용하지만, 비용 부담이 크고 환경 오염 문제도 제기되고 있다. 이상 기후 역시 코코아 생산량 감소에 큰 영향을 미치고 있다. 이 지역은 고온다습한 열대성 기후로 평균 기온은 27℃였으나 최근 기후 변화에 시달리고 있다. 가뭄은 카카오 나무의 성장을 저해하고, 폭우는 꽃 수정을 방해하여 열매 맺는 것을 어렵게 한다. 코트디부아르와 가나 등 서아프리카 지역은 기후 변화에 취약한 지역으로, 향후 코코아 생산량은 더욱 감소할 것으로 예상된다. 헤지펀드, 왜 코코아 시장을 떠났나? 헤지펀드는 시장 변동성이 커지고 거래 비용이 치솟자 코코아 선물에서 발을 빼기 시작했다. 애스펙트 캐피털의 라즈반 렘싱 이사는 "시장 변동성이 커져 우리 시스템은 포지션을 줄이는 방향으로 반응했다"고 말했다. 애스펙트는 1월 코코아 선물에 대한 투자 비중을 5%에서 4월 이후 1% 미만으로 축소했다. 헤지펀드는 전통적인 투자 방식과 다른 투자 전략을 구사하는 투자 펀드다. 높은 수익을 추구하기 위해 레버리지, 공매도 등 다양한 투자 기법을 활용한다. 헤지펀드는 시장 상황에 따라 매수 및 매도 포지션을 빠르게 전환하며 단기적인 수익 창출을 목표로 한다. 헤지펀드는 과거 코코아 시장에서 활발하게 활동하며 시장 유동성 공급에 기여했다. 그러나 최근 코코아 가격 변동성이 커지고 거래 비용이 증가하면서 헤지펀드는 리스크 관리를 위해 코코아 선물 시장에서 철수하고 있다. 헤지펀드 이탈은 코코아 시장에 여러 가지 영향을 미치고 있다. 첫째, 시장 유동성이 감소하여 매수 및 매도 가격 간의 차이가 커지고 있다. 둘째, 가격 변동성이 심화되어 시장 참여자들의 불안감이 커지고 있다. 셋째, 헤지펀드의 투기적 거래가 줄어들면서 시장 가격 발견 기능이 약화될 수 있다. 헤지펀드 이탈, 시장에 어떤 영향을 미치나? 헤지펀드의 이탈은 시장에 직접적인 타격을 입혔다. 유동성이 급감하면서 매수와 매도 가격 간의 차이가 커졌다. 스톤엑스의 블라디미르 지엔텍은 "투기 세력이 필요하다. 이들이 시장에서 사라지면 유동성이 급감해 시장 변동성이 커진다"고 말했다. 실제로 5월 한 달간 코코아 선물의 하루 평균 가격 변동폭은 800달러에 달해, 1년 전보다 15배나 커졌다. 시장 변동성 증가는 단순히 숫자에 그치지 않았다. 헤지펀드들이 빠져나간 자리를 일일 거래자들이 메우면서 단기적인 가격 움직임이 더욱 극단적으로 나타났다. 한 유럽 브로커는 "이들을 '코코아 관광객'이라 부른다. 하루나 이틀 동안 포지션을 보유했다가 바로 떠난다"고 말했다. 그러나 이들 단기 투자자들은 헤지펀드와 같은 대규모 자금을 운용하지 않기 때문에 시장 안정성을 높이는 데는 한계가 있다. 헤지펀드의 이탈은 시장 효율성을 떨어뜨릴 수 있다. 헤지펀드는 시장 정보를 빠르게 분석하고 가격에 반영하는 역할을 한다. 이들의 활동은 시장 가격 왜곡을 방지하고 효율적인 자원 배분에 기여한다. 헤지펀드가 시장에서 사라지면 정보 비대칭 문제가 심화되고 시장 효율성이 저하될 수 있다. 초콜릿 업계, 가격 인상·슈링크플레이션으로 대응⋯중소기업 위기 심화 코코아 시장의 불안정성은 초콜릿 업계 전반에 걸쳐 파장을 일으키고 있다. 초콜릿 제조업체들은 원가 부담을 줄이기 위해 제품 가격을 인상하거나, 크기를 줄이는 '슈링크플레이션' 전략을 취하고 있다. 일부 중소기업들은 심각한 경영난을 겪으며 사업을 중단하거나 매각을 고려하는 상황이다. 특히, 대기업에 비해 자금력과 협상력이 부족한 중소기업들은 원료 수급에 어려움을 겪거나 높은 가격에 원료를 구매해야 하는 이중고를 겪고 있다. 이러한 어려움은 소비자들에게 더 높은 가격 혹은 더 작은 크기의 초콜릿으로 돌아갈 가능성이 크다. 슈링크플레이션(Shirnkflation)은 제품 가격을 유지하면서 용량이나 크기를 줄이는 방식으로 실질적인 가격 인상을 단행하는 경제 현상을 말한다. 'Shrink(줄어들다)'와 '인플레이션(Inflation·물가상승)의 합성어로, 기업이 원가 상승 부담을 소비자에게 전가하는 수단으로 사용된다. 예를 들어 과자 봉지의 가격은 변하지 않지만, 과자의 양이 줄어드는 경우가 대표적이다. 같은 가격에 용량은 유지하되, 원가 절감을 위해서 재료의 질을 낮추는 방법도 슈링크플레이션의 하나다. 초콜릿 제조업체들은 코코아 가격 폭등에 대응하여 다양한 전략을 모색하고 있다. 일부 기업들은 코코아 원두 구매 계약을 장기화하여 가격 변동 리스크를 줄이고 있다. 또 다른 기업들은 코코아 함량이 낮은 제품을 출시하거나 대체 원료를 사용하는 방안을 고려하고 있다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 코코아 가격 상승세가 지속될 경우 초콜릿 가격 인상은 불가피할 것으로 보인다. 코코아 가격 폭등은 단순한 원자재 시장의 문제를 넘어, 소비자들이 사랑하는 초콜릿의 미래를 위협하는 요인으로 작용하고 있다.
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[국제 경제 흐름 읽기] 코코아 가격 폭등, 초콜릿 대란 오나
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[기후의 역습(104)] "참다랑어를 살려라"⋯기후변화로 위협받는 참치 초밥
- 과도한 어획으로 멸종 위기에 처했다가 최근 몇 년 동안 회복세를 보이던 참다랑어(참치)가 기후 변화의 맹공으로 생존이 다시 위협받고 있다. 지난 2019년 도쿄 경매에서 한 초밥 재력가는 참다랑어 한 마리를 구입하는데 310만 달러를 지불했다. 당시 원화로 환산해도 30억 원이 넘는 금액이었다. 회색곰과 비슷한 무게인 278kg의 참치는 지금까지 판매된 생선 중 가장 비쌌다. 세계자연기금(WWF)의 사라 글레이서에 따르면 초밥과 회로 식용하는 참치, 특히 참다랑어 종은 전 세계에서 가장 비싼 생선이다. 참다랑어 한 마리는 가장 작고 가장 풍부한 참치 종인 가다랑어 1톤 이상과 맞먹는다. 이런 높은 가치와 초밥에 대한 전 세계적 수요는 참다랑어의 과도한 어획으로 이어졌고 2010년에는 멸종 직전까지 몰렸다. 그러나 최근 몇 년 동안 참다랑어 개체는 세계 각국이 보다 지속 가능한 어획 할당량을 도입하고 불법 어업을 단속한 후 놀라운 회복세를 보였다. 국제자연보전연맹(IUCN)은 2021년 대서양 참다랑어를 '멸종 위기'에서 '최소 관심'으로 등급을 격하했다. 태평양 참다랑어는 종전 최고치로 회복돼 예정보다 10년 앞당겨 국제 목표를 초과했다. 남방 참다랑어는 여전히 멸종 위기에 처해 있지만 IUCN 적색 목록에서는 더 이상 '심각한 멸종 위기'는 아니다. 그러나 참다랑어는 이제 또 다른 주요 도전인 기후 변화에 직면해 있다. 연구에 따르면 참다랑어는 기온 변화에 매우 민감하며, 약간의 온도 변화에도 신진대사, 번식 및 먹이 습관에 영향을 받는다. 과학자들은 참다랑어의 이러한 변화가 다른 해양 생물과 어촌 사회에 영향을 미칠 수 있다고 경고한다. 1.8~3m 길이의 참다랑어는 세계에서 가장 큰 참치 종이다. 최대 40년까지 살 수 있으며 청어와 고등어를 포함한 물고기 떼를 시력으로 감별해 사냥하는 최상위 포식자이다. 이 온혈 물고기는 지구상에서 가장 빠르게 수영하는 어종이기도 하다. 매년 수천 마일을 이동하여 산란하고 사냥한다. 그런데 이런 이동 패턴이 기후 변화로 변화하기 시작했다. 기온상승으로 서식지 북쪽으로 이동 해수 온도가 상승함에 따라 참다랑어는 더 차가운 물을 찾아 북쪽으로 이동하고 있다. 국립해양수산청의 최근 연구에 따르면 크고 작은 대서양 참다랑어가 매년 4~10km의 속도로 매사추세츠 해안에서 북쪽으로 이동하고 있다. 아일랜드 과학자들은 2019년에 6마리의 거대한 대서양 참다랑어가 기존 아일랜드와 비스케이만 또는 중부 대서양 사이의 이동 경로를 벗어나 아이슬란드를 향해 더 북쪽으로 이동했다는 사실을 발견했다. 이는 해양 열파에 대한 참다랑어의 대응으로 분석됐다. 북해, 스칸디나비아, 아이슬란드 주변 등 특이한 지역에서 참다랑어의 먹이 사냥이 목격되고 있다. 이미 이동 패턴은 눈에 띄게 바뀌고 있다. 기온 상승이 산란지에 미치는 영향에 대한 우려도 있다. 6월과 7월에 대서양 참다랑어는 산란을 위해 지중해로 몰려든다. 지중해는 세계에서 가장 중요한 참다랑어 어장이다. 그러나 지중해는 또한 기후의 핫스팟으로 부상했다. 세기말까지 지중해의 평균 해수면 온도는 섭씨 1~3도 상승할 것으로 예상된다. 큰 바다만큼 해류가 활발하지 않기 때문에 기후 변화의 영향을 더 크게 받는 것이다. 어린 참다랑어, 50년내 지중해서 퇴출 전망 영국 사우스햄튼 대학교의 연구에 따르면 기온 상승으로 인해 향후 50년 이내에 어린 참다랑어가 지중해에서 퇴출될 수 있다. 연구에 따르면 해양 온도가 섭씨 28도를 초과하면 어린 참다랑어의 신진대사와 성장에 부정적인 영향을 미친다. 이 온도 한계선은 사우스햄튼 대학교의 클라이브 트루먼 교수팀이 규명한 것이다. 연구팀은 참다랑어의 귀를 통해 신진대사를 분석하는 선구적인 방법을 개발했다. 연구팀은 물고기의 내이(속귀)에 있는 탄산칼슘 구조인 이석(otolith)의 특징을 분석했다. 이석 구조는 물고기가 균형을 잡고 소음과 진동을 감지할 수 있게 해준다. 이석은 나무의 나이테와 같이 물고기의 나이를 나타내며 과거의 환경 조건을 보여주는 동위 원소를 포함하고 있다. 산소 동위 원소는 물고기가 살아오면서 경험한 역대의 수온을 보여주며, 탄소 동위 원소는 물고기가 음식을 에너지로 전환하는 속도, 즉 신진대사를 나타낸다. 연구팀은 "이 두 가지를 합치면 물고기가 살았던 온도와 대사율을 알 수 있다"고 말한다. 참다랑어 뼈가 밝힌 세부 정보 수준은 전례가 없이 놀라운 수준이었다고 한다. 참다랑어가 산란하기 위해서는 따뜻한 물이 필요하다. 온도가 섭씨 20도에 도달하면 알이 발달하지만, 그 이상으로 따뜻해지면 대사율이 감소하기 시작한다. 그 한계가 28도였던 것이다. 지중해의 온도는 2024년 8월 이 한계를 넘어섰고, 일일 평균 표면 온도는 기록적인 28.45도에 도달했다. 참다랑어가 대부분의 시간을 수심 20m에서 보내는 것을 감안하면, 지중해의 어린 1년 미만의 참다랑어에게 표면 수온은 매우 중요하다. 연구팀은 바닷물 온도가 상승함에 따라 참다랑어는 지중해에서 더 시원한 비스케이만 등으로 산란 지역을 옮길 것으로 예상된다고 밝혔다. 어린 참다랑어가 비스케이만의 기존 멸치 및 정어리 어장에서 부수적으로 잡힐 수 있다는 의미다. 연구팀은 이러한 어종 분포 변화에 대응하기 위해 모니터링을 변경하거나 어업 규정을 바꾸는 것을 생각해야 한다고 지적했다. 참다랑어 이동 패턴 변화로 어업 붕괴 위기 참다랑어 이동 패턴의 변화는 생계를 위해 참치를 잡는 어촌 사회에도 영향을 미칠 것이다. 지중해의 많은 어촌 공동체는 역사적으로 특정 시기에 해안을 지나가는 참다랑어에 의존해 왔다. 기후 변화로 이동 패턴이 바뀌면 더 이상 신뢰할 수 있는 어업이 어렵다. 소규모 어촌 공동체는 지난 20년 동안 참다랑어 어획을 제한하는 조치의 영향을 이미 받았다. 엄격한 어획 할당량으로 인해 참다랑어 어업 산업은 많이 붕괴됐다. WWF의 글레이서 박사는 참다랑어 개체수가 최근 몇 년 동안 회복되었지만 "불행히도 멸종 위기는 여전히 사라지지 않았다"라며 참다랑어를 구하기 위한 세계적 노력은 지속되어야 할 것이라고 강조했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(104)] "참다랑어를 살려라"⋯기후변화로 위협받는 참치 초밥
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[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?
- 인류는 오랫동안 상상 속에서 잃어버린 팔다리를 재생하는 능력을 꿈꿔왔다. 신화 속 영웅이나 SF 영화의 주인공처럼 말이다. 이러한 꿈이 현실에서 이루어질 가능성이 점점 커지고 있다. 텍사스 A&M 대학교의 켄 무네오카 박사 연구팀은 최근 '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치(Journal of Bone and Mineral Research)'와 '디벨롭멘탈 바이올로지(Developmental Biology)' 저널에 발표한 논문에서 신체 재생의 핵심 메커니즘을 밝혀냈다. 놀랍게도 그 핵심은 신경이 아닌 '기계적 부하', 즉 신체에 가해지는 물리적 힘이었다. 기계적 부하란 뼈에 가해지는 물리적인 힘으로, 압력, 장력, 전단력 등 다양한 형태로 작용한다. 걷거나 뛰는 등의 일상적인 활동은 물론, 운동이나 재활 치료를 통해서도 뼈에 기계적 부하가 가해진다. 기존의 재생 의학 연구는 주로 신경이나 성장 인자에 초점을 맞추었지만, 이번 연구는 기계적 부하의 중요성을 강조하며 새로운 치료법 개발에 대한 가능성을 제시한다. 무네오카 박사는 "부하가 없으면 아무 일도 일어나지 않지만, 부하가 다시 가해지면 짧은 지연 후 재생이 시작된다"고 설명했다. 이는 신경이 재생에 필수적인 요소가 아님을 명확히 보여준다. 포유류 재생의 미스터리⋯손가락 끝에 숨겨진 재생 능력 포유류의 뼈 재생은 복잡하고 제한적인 과정이다. 골절이 발생하면 골막에서 가골이 형성되어 손상 부위를 연결하지만, 큰 골절이나 복잡한 손상은 완전히 치유되지 않는 경우가 많다. 골 견인 신생술과 같은 수술적 기술은 뼈의 성장을 촉진하지만, 완전한 재생과는 거리가 멀다. 그러나 예외적인 사례가 있다. 바로 손가락 끝 재생이다. 인간과 쥐는 손가락 끝이 절단되면 놀라운 재생 능력을 보여준다. 절단된 뼈는 물론, 주변 조직까지 원래 상태로 복구되는 것이다. 이 독특한 현상은 오랫동안 과학자들의 호기심을 자극해 왔다. 무네오카 박사 연구팀은 손가락 끝 재생 과정을 면밀히 분석했다. 절단 후 초기에는 염증 반응과 함께 파골세포가 활성화되어 절단된 뼈의 추가적인 손실이 일어난다. 이후 배아형성체(blastema)라는 미분화 세포 덩어리가 형성되고, 여기서 다양한 세포들이 증식하며 새로운 뼈를 만들어낸다. 기계적 부하가 뼈 재생에 미치는 영향 흥미로운 점은 이 과정에서 기계적 부하가 결정적인 역할을 한다는 것이다. 물리적 힘이 부족하면 뼈 형성이 저하되는 현상이 관찰되었다. 무네오카 박사팀은 기계적 부하의 역할을 명확히 규명하기 위해 '후지 부하 모델'을 사용했다. '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치'에 게재된 연구에서, 실험 동물의 뒷다리를 특수 장치를 이용하여 들어올려 무중력 상태와 유사한 환경을 조성하여 기계적 부하를 제거한 것이다. 그 결과, 재생 과정이 완전히 멈추는 것을 확인했다. 반대로, 기계적 부하를 다시 가하자 재생이 다시 시작됐다. 텍사스 A&M 대학교의 수의생리학 및 약리학과 책임자인 래리 수바 박사도 이 연구 결과를 높이 평가하며, "기존의 재생 연구에서 기계적 부하를 고려하지 않았다는 점에서 큰 전환점이 될 것"이라고 말했다. 그는 "기계적 부하는 성장 인자만큼이나 중요하다. 이는 앞으로 과학자들이 문제를 해결하는 방식에 근본적인 변화를 가져올 것"이라고 덧붙였다. 신경보다 중요한 기계적 부하 이 실험은 기존 과학계의 통념을 뒤엎는 결과였다. 지금까지 신경이 재생에 필수적인 요소로 여겨졌지만, '디벨롭멘탈 바이올로지'에 발표된 후속 연구에서 무네오카 박사팀은 기계적 부하가 더 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 심지어 신경이 제거된 손가락 끝도 기계적 부하가 가해지면 재생이 가능했다. 무네오카 박사는 "신경은 재생의 필수 요소가 아니라, 여러 요소 중 하나일 뿐"이라고 강조했다. 재생 의학의 새로운 지평⋯분자 칵테일, 희망을 불어넣다 무네오카 박사팀의 발견은 인간 사지 재생이라는 오랜 꿈을 현실로 만들 가능성을 제시한다. 연구팀은 기계적 부하를 모방하는 '분자 칵테일' 개발을 통해 물리적 힘 없이도 재생을 유도할 수 있을 것으로 전망한다. 이 분자 칵테일은 세포 성장과 분화를 조절하는 다양한 성장 인자와 신호 물질로 구성될 것으로 예상된다. 예를 들어, 뼈 형성을 촉진하는 BMP(뼈 형성 단백질), 혈관 생성을 촉진하는 VEGF(혈관 내피 성장 인자) 등이 포함될 수 있다. 물론 인간의 완전한 사지 재생까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 현재까지는 동물 실험 단계이며, 인간에게 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 하지만 무네오카 박사팀의 연구는 중요한 돌파구를 마련했으며, 재생 의학 연구에 새로운 방향을 제시했다. 과학자들의 끊임없는 도전과 혁신이 계속된다면, 언젠가 인류는 사지 재생의 꿈을 이루고 질병과 사고로 고통받는 사람들에게 새로운 희망을 선사할 수 있을 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?
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플라스틱 속 유해 화학물질 피해 연간 1.5조 달러 추정
- 플라스틱 제조에 사용되는 유해 화학물질이 초래하는 건강과 경제적 손실이 연간 1조5000억달러(약 2000조원)에 달한다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 매사추세츠 애머스트(UMASS Amherst) 경제학자와 메릴랜드 대학의 공동 연구진은 플라스틱의 유해 화학물질로 인한 피해가 조기 사망, 만성 질환, 그리고 인지 능력 저하로 나타났음을 분석했다고 메디컬 익스프레스와 뉴사이언티스트 등 다수 외신이 보도했다. 이번 연구는 세계 인구의 약 3분의 1에 해당하는 38개국의 데이터를 바탕으로 이루어졌으며, 미국 국립과학원 회보(Proceeding of the National Academy og Sciences, PNAS)에 게재됐다. 플라스틱 속 유해물질의 심각성 연구응 이끈 박용준 매사추세츠 대학교 애머스트 교수는 "플라스틱에는 색상, 유연성, 내구성을 높이기 위해 1만6000개 이상의 화학물질이 사용되고 있지만, 대부분 인체에 미치는 영향은 알지 못한다"며, "이번 연구는 단 세 가지 화학물질만을 대상으로 했음에도 상당한 건강 및 경제적 피해를 확인했으며, 이는 보수적으로 추정한 결과"라고 설명했다. 연구는 플라스틱에 흔히 포함된 비스페놀A(BPA), 프탈레이트(DEHP), 폴리브롬화 디페닐에테르(PBDE)를 주요 대상으로 삼았다. BPA는 식품 포장재에서 흔히 발견되는 내분비 교란 물질로, 심혈관질환, 당뇨, 생식기 질환과 연결된다. DEHP는 산업용 식품 가공, 가전제품 등에 사용되는 포장재로 심혈관 질환과 발달 장애를 유발한다. PBDE는 가구, 합성 섬유 등의 방염제로 사용되며, 전자 제품과 같은 일부 가정 용품에 사용되는 난연제다. 임산부 노출 시 태아의 인지 발달 저하와 같은 신경 독성이 나타난다. 연구팀은 이전에 발표된 1700건 이상의 연구를 바탕으로 38개국에서 사람들이 이 세 가지 화학 물질에 노출된 정도를 추정했다. 미국, 캐나다, 한국 등 3개국은 소변 및 혈액 샘플에서 이러한 화학 물질의 수치를 모니터링하는 공공 데이터베이스도 보유하고 있어 더욱 정확한 데이터를 제공한다. 2015년 BPA 노출로 약 540만 건의 관상 동맥 질환 발생 연구자들은 의료 기록과 독성학 보고서와 함께 이러한 화학 물질에 기인하는 건강 결과를 계산했다. 2015년 기준으로 세 가지 화학물질의 건강 및 경제적 영향을 분석한 결과는 다음과 같다. BPA 노출로 심혈관 질환(관상 동맥 질환) 약 540만 건, 뇌졸중 36만6000건, 사망자 43만1000명으로 약 1조 달러의 경제적 손실이 발생했다. DEHP 노출은 55~64세 연령층에서 약 16만4000명의 사망자를 유발했으며, 경제적 피해는 3980억 달러로 추산된다. 임산부의 PBDE의 노출로 인해 그해 태어난 아동의 IQ가 1170만 포인트 감소했고, 이로 인한 생산성 손실은 약 800억 달러를 넘어섰다. 규제와 남은 과제 미국, 캐나다, 유럽연합(EU) 등은 BPA, DEHP, PBDE의 사용을 줄이는 규제를 도입해 관련 건강 위험을 감소시켜왔다. 예를 들어, 미국에서는 BPA로 인한 심혈관 사망률이 2003년에서 2015년 사이 60% 감소했다. 그러나 여전히 플라스틱에 사용되는 화학물질의 70% 이상이 독성 검사를 거치지 않은 상태다. 연구진은 "플라스틱 화학물질로 인한 건강 위협을 줄이려면 국가적 화학물질 법체계에 근본적인 변화를 도입해야 한다"고 강조했다. 국제적 협력의 필요성 연구팀은 유엔 글로벌 플라스틱 협약(Global Plastics Treaty)을 통해 각국이 구속력 있는 국제적 합의를 도출해야 한다고 주장했다. 특히 플라스틱 소비가 급증하고 있는 저소득 및 중소득 국가에서의 공공 건강 보호를 위한 정책 마련이 시급하다고 덧붙였다. 연구를 주도한 메릴랜드 대학교 모린 L. 크로퍼 교수는 "저성장·저물가 경제로의 전환, 경제 재건, 녹색경제로의 전환 등 플라스틱 문제 해결이 다양한 맥락에서 긴밀히 다뤄져야 한다"고 밝혔다. 이번 연구는 플라스틱 속 유해 화학물질이 야기하는 건강 및 경제적 영향을 수치로 구체화하며, 규제 강화와 국제 협력을 통한 문제 해결의 필요성을 강조하고 있다.
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- ESGC
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플라스틱 속 유해 화학물질 피해 연간 1.5조 달러 추정
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[우주의 속삭임(87)] 나사, 목성 위성 이오 화산 미스터리 44년 만에 해결
- 나사(NASA)가 태양계에서 가장 화산이 많은 목성의 비밀을 밝혔다. 이는 목성의 위성인 이오(Io)가 왜, 어떻게 그토록 화산 활동이 활발했는지에 대한 44년 동안의 수수께끼를 해결한다고 나사가 홈페이지를 통해 전했다. 나사에 따르면 이오는 지름이 3600km로 지구의 위성인 달보다 약간 크고, 약 400개의 화산이 있는 것으로 추정된다. 이 화산 폭발로 인한 연기는 우주로 수km까지 뻗어 나가고, 지구에서도 대형 망원경으로 볼 수 있다. 이오에서의 화산 활동은 지난 1979년 나사 제트추진연구소(JPL)의 과학자 린다 모라비토가 나사의 보이저 1호 우주선이 촬영한 이미지에서 처음 확인했다. 샌안토니오에 있는 사우스웨스트 연구소의 나사 주노 우주선 수석 연구원인 스콧 볼튼은 게시글에서 "모라비토의 발견 이후 행성 과학자들은 화산이 표면 아래의 용암에서 어떻게 에너지를 받아 폭발했는지 궁금해 했다"며, 이에 대해 "화산을 폭발시키는 뜨거운 마그마의 얕은 바다가 있었을까, 아니면 그 근원이 더 지역적이었을까 등 다양한 주장이 제기됐다"고 설명했다. 지난 2011년 목성과 목성 궤도를 도는 위성을 연구하기 위해 발사된 주노 우주선은 2023년과 2024년 두 차례 이오를 매우 근접해 비행하면서, 거품이 이는 표면에서 1500km 이내까지 접근했다. 볼튼은 "주노가 이오의 매우 가까이서 촬영한 데이터를 통해, 이오의 화산이 실제로 어떻게 작동하는지에 대한 정보를 얻을 수 있었다"고 말했다. 이러한 접근 과정에서 우주선은 이오의 중력을 측정할 수 있는 데이터를 수집했다. 이오는 목성과 평균 42만 2000km 떨어진 곳에서 궤도를 타원형으로 돌며, 한 바퀴를 도는 데는 42.5시간이 걸린다. 타원형의 궤도 모양 때문에 모행성, 즉 목성으로부터 이오까지의 거리는 달라지고 목성의 중력도 달라진다. 즉, 이오는 조석 굴곡(tidal flexing)으로 알려진 과정에서 스트레스 볼처럼 끊임없이 압축되고 방출된다. 볼튼은 "이러한 끊임없는 굴곡(압축과 방출)은 엄청난 열 에너지를 생성해 이오 내부의 일부를 녹였다"고 설명했다. 과거에는 이러한 굴곡 때문에 이오의 내부에 티라미수(일종의 치즈케이크) 층처럼 전체 표면 아래에 펼쳐진 거대한 마그마 바다가 있을 것이라고 생각했다. 그러나 볼튼이 주도해 이달 초 네이처지에 발표한 연구에 따르면 이는 사실이 아니다. 볼튼 연구팀의 분석에 따르면 목성의 화산 위성 이오는 마그마 바다가 아니며 내부는 대부분이 고체로 이루어져 있고, 이는 각각의 화산이 지하에 휘몰아치는 마그마 챔버(마그마가 급속히 분출될 때 생긴 빈 공간)를 가지고 있음을 시사한다는 것이다. 나사 제트추진연구소의 주노 공동 연구원인 라이언 파크는 "이오에 마그마 바다가 형성되어 있는 것이 아니라는 주노의 발견은 천문학계가 이오에 대해 알고 있었던 것을 재정립하는 이상의 의미를 갖는다"고 말했다. 파크는 "이 연구 결과가 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스, 그리고 우리 태양계 너머의 외계 행성에까지 영향을 미친다. 우리의 새로운 발견은 행성의 형성과 진화에 대해 알고 있는 것을 다시 생각할 기회를 제공한다"고 설명했다.
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[우주의 속삭임(87)] 나사, 목성 위성 이오 화산 미스터리 44년 만에 해결
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