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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
- 지구의 자전축 기울기가 약 80cm(약 31.5인치)나 또 어긋난 것으로 밝혀졌다. 최근에 '지구의 기울기'가 다시 화제가 되고 있는 가운데, 과학자들의 조사에 따르면 지구의 기울기 변동이 가속화되어 31.5인치(약 80 센치)나 변경된 것으로 확인됐다. 이 데이터는 2023년 6월 지구과학 저널 「지구물리학 연구 레터(Geophysical Research Letters)」에 게재된 연구에 따른 것으로, '지하수의 과도한 채취'가 지구 기울기의 주요 원인으로 보고됐다. 또한 이 연구에서는 "지구의 기울기 변화와 전 세계적인 해수면 상승(약 0.24인치 또는 약 6mm) 간에 연관성이 있다"고 지적했다 지구 자전축의 변화가 세계 해수면에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지하수 채취가 왜 자전축의 기울기에 영향을 주는지, 그리고 자전축의 기울기가 31.5인치로 커진 것이 실제로 얼마나 큰 문제인지에 대해 정리했다. 먼저 자전축의 기울기는 지구에 어떤 영향을 미칠까. 자전축의 기울기는 지구를 특징짓는 특징 중 하나다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절이 발생하는 지역이 있으며, 북극과 남극에서는 궁극적으로 극야(위도 66.55도 이상인 극지방에서 겨울철에 해가 뜨지 않고 밤만 계속되는 기간)와 극주야(?)/백야(해가 지지 않아 밤에 어두워지지 않는 현상)가 존재한다. 이 현상을 놀이기구를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 자전축이 공전 궤도에 수직이라면, '틸트 어 휠(Tilt-a-Whirl)' 놀이기구처럼 어느 북반구나 남반구에서도 일년 내내 일정한 일조 시간을 가지며, 태양의 궤도 위치가 항상 같아 시간의 흐름에 따른 변화가 없을 것이다. 이와 같은 상황은 북극점과 남극점에서도 동일한 상황이 지속될 것이다. 하지만, 지구는 기울어져 있기 때문에 '틸트 어 휠' 내부에 있는 것처럼 중심(태양)이나 수평선에 가까워질 때도 있고 멀어질 때도 있다. 우리가 평소에 단단하다고 느끼는 지구의 안정성은 실제로는 그렇지 않다. 지구의 지각은 주로 단단한 암석으로 구성되어 있으며, 대부분의 지역에서는 약 40킬로미터(약 25마일)의 깊이에 이른다. 1 평방피트(약 930㎠) 크기의 지표면 아래 40킬로미터 깊이의 지각 부분은 부피로 따지면 대략 1만1000톤으로 추정된다. 이것은 2012년 티레니아 해에서 전복된 호화 여객선 코스타 콘코르디아(약 11만4000톤)의 무게와 거의 비슷하며, 이 배를 원래의 상태로 세울 수 있는 무게와 동일하다. 그러나 태양계 내에서 밀도가 가장 높은 행성인 지구에서도 40킬로미터 두께의 지각은 지구 지름의 0.33% 정도에 불과하며, 1만1000톤은 지구의 총 질량인 5.972 ×10²⁴kg에 비하면 미미하다. 지구를 M&M 초콜릿 한 알로 비유하면, 얇은 설탕 코팅 부분이 지각에 해당한다. 그렇다면 과도한 지하수 채취는 어떤 문제를 야기할까. 지각 위에는 바다가 있고, 지각 바로 아래에는 광대한 지하 담수층이 있다. 그 아래에는 유동성 있는 암석을 포함한 맨틀이 있으며, 외피 아래의 외부 핵은 액체이다. 현재 지구의 내부 핵은 고체라는 주장이 유력하다. 최근 발표된 지하수 관련 논문에서는 특정 현상에 대한 조사가 진행되고 있다. "지하수를 얻기 위해 지하 또는 지각 내에 저장된 물을 얻으려고 구멍을 뚫으면 갑자기 지구 외부의 일부 무게가 크게 가벼워지며, 지구 전체의 균형 유지에 매우 간단한 형태로 영향을 미치게 된다"는 설명이다. 볼링 공이나 회전하는 스피너 외부에만 구멍을 뚫는다면 어떤 변화가 일어나는지 상상해보자. 볼링공은 여전히 회전은 가능하겠지만, 원래의 회전과는 달리 불규칙한 방식으로 회전할 것이다. 게다가 지구에는 대량의 물과 용해된 금속이 있으므로, 이러한 물질들이 새로운 회전 방향에 영향을 받아 추가적인 회전 특성을 나타낼 수도 있다. 지구의 기울기는 '자전축 기울기'라고도 하며, 약 4만 1000년마다 22.1도에서 24.5도 사이로 변동한다. 지구의 위도 1도당 거리는 대략 111.11킬로미터(약 69마일)이기 때문에, 80cm의 변화는 사실상 크게 중요하지 않다고 볼 수 있다. 이 논문은 지구의 기울기에 영향을 미치는 특정 요인에 집중하고 있다. 중요한 것은 이 변화가 자연적인 변동이 아닌 인간의 활동에 의한 결과라는 점이다. 인류는 약 4만 1000년 전부터 존재했지만, 그 당시 인간은 지하수를 채취하기 위해 지각을 깊게 파지 않았다. 반면, 정화된 물을 위한 우물의 역사를 살펴보면, 약 9000년 전 신석기 시대의 시리아 텔 사비 아비아드(Tell Seker al-Aheimar) 유적에서 발견된 것이 가장 오래된 것으로 기록되어 있다. 과도한 지하수 채취 문제는? 미국 지질 조사국(USGS)에 따르면 지표면 아래의 수층은 세계의 강과 호수의 수백 배 이상의 물량을 포함하고 있다. 여기서수층은 지하수를 저장하는 암석과 퇴적층을 의미한다. 이 지하수는 지구의 다양한 지역(사막 포함)에서 볼 수 있지만, 접근이 어렵거나 정화 처리가 필요한 경우가 많다. 지하수는 지표면 근처에 위치하며, 단지 몇 시간 정도만 축적되었을 수도 있고, 지하의 매우 깊은 곳에서 몇 천 년 동안 존재했을 수도 있다. 미국 과학·공학·의학 아카데미와 애리조나 주립 대학교의 '과학과 기술의 이슈(Issues in Science and Technology)' 간행물에 따르면, 호수와 강의 담수 부족 때문에 인간은 지하수를 채취하기 시작했다. 이러한 지하수는 음용, 관개, 그리고 광물 채굴 등 여러 목적으로 사용되고 있다. 그렇지만 지하수의 과도한 채취는 자연 환경과 습지에 큰 피해를 준다. 이는 땅이 건조해지는 것뿐만 아니라 토양의 붕괴, 야생동물과 물고기, 나무에 대한 부정적 영향, 그리고 일부 종의 멸종 위험을 가져온다. 더욱이, 최근의 연구에서는 지하수 채취가 지구의 기울기에도 영향을 주고 있음이 밝혀졌다. 지구 기울기가 변한 다른 요인 지구는 완벽한 균형을 가진 공이나 볼링 공처럼 완벽하게 균형 잡힌 상태를 유지할 필요가 없다. 사실, 과학자들은 '테이아(Theia)'라는 천체가 원시 지구와의 충돌로 인해 지구가 기울게 되어 자전하게 되었다는 가설을 제기하고 있다. 이 충돌에 의해 원시 지구에서 분리된 부분이 달이 되었다고 추측하고 있다. 당시 충돌로 인해 원시 지구의 한 쪽에는 커다란 스위스 치즈 같은 크레이터가 생겨나, 그 결과 회전 축이 변화했다고 본다. 그 이후로 지구의 자전축이 다시 원래대로 돌아온 적은 없다. 지구와 같은 행성은 자전으로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 거의 완벽한 구형에 가까운 형태로 변화한다. 이 개념은 '정적압력 균형'이라고 불린다. 사실, 거의 완벽한 구형에 가까운 형태는 행성이나 천체의 기본적인 특성 중 하나이다. 이를 고려하면 '테이아'라는 천체의 충돌 이전의 울퉁불퉁한 지구는 자전 활동이 회복되기 전까지 '행성'으로 간주되지 않았을 수도 있다. 지구의 자전축 기울기는 지구의 구 형태를 유지하는 데 영향을 미치지 않는다고 여겨진다. 지구의 정적압력 균형은 이러한 기울기와 상관없이 각 행성의 자전 현상에 의해 결정되기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)은 2018년 "20세기에 지구의 기울기 변화를 초래한 3가지 주요 원인을 확인했다"고 보고했다. 나사에서 파악한 원인은 '그린란드의 얼음 해빙', 빙하의 이동 또는 해빙으로 인해 얼음의 무게가 사라져 지각이 서서히 상승하는 '빙하성 반동', 그리고 '맨틀 대류'이다. 맨틀 대류는 지각 아래에 있는 유동성 있는 암석 성분이 가열되어 상층으로 이동하고 표면 근처에서 냉각되어 밀어내는 운동이다. 온도가 다른 암석의 밀도가 서로 다르기 때문에 중심을 뒤흔드는 것. 한편, 과학자들은 지구의 기울기가 많은 다른 요인에 의해 변동된다는 사실을 알고 있지만, 이러한 요인을 동시에 연구하는 단계는 아직 확립되지 않았다고 말했다. 2020년 논문에서 과학자들은 "지구는 내부에서부터 외부로 이르기까지 다양한 시간 스케일에서 연속적인 변화가 진행 중이기 때문에 이러한 동적 매개변수는 모두 안정된 값을 갖지 않으며 시간이 지남에 따라 변화한다"고 지적했다. 또한 "이러한 변동은 상대적으로 작기 때문에 최근까지 관측하기 어려웠다"면서 "앞으로 몇 년 안에 지구의 기울기 변화가 특정 요인에 의해 크게 변할 것이라는 뉴스를 자주 접할 가능성은 낮을 것으로 생각된다"고 밝혔다.
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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
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'올빼미족'이 당뇨병 위험 높은 이유
- 낮에 자고, 밤에 주로 활동하는 야행성 인간이라는 뜻의 '올빼미족'. 이 올빼미족이 아침형 인간보다('종달새족') 당뇨병 위험이 높다는 연구 결과가 발표됐다. 글로벌 IT 전문 매체 '기즈모도(Gizmodo)'는 하버드 의과대학과 브리검 여성병원 연구진이 올빼미족 성향을 가진 중년 여성이 제2형 당뇨병에 걸릴 확률이 19% 더 높다는 것을 밝혀냈다고 전했다. 이 연구진은 '간호사 건강 연구 II'라는 장기 프로젝트의 데이터를 분석해 여성의 만성 질환에 대한 원인을 깊게 파악하려 했다. 참여자들에게는 그들의 크로노타입(chronotype , 하루 중 활동적인 시간과 잠드는 시간대를 구분한 지표)에 대한 질문도 포함됐다. 연구팀은 2009~2017년까지 암, 심혈관 질환, 제2형 당뇨병이 없는 6만명 이상의 중년 여성으로부터 수집한 데이터를 추적 조사한 결과, 약 2000건의 당뇨병 사례를 발견했다. 특히 '확실한 저녁 시간' 크로노타입을 갖는 '올빼미족'이라고 판단된 사람들은 아침 일찍 일어나는 사람들보다 당뇨병 진단을 받을 가능성이 눈에 띄게 높았다는 것이 밝혀졌다. 연구에 참여한 여성 중 약 11%가 올빼미족이었으며, 35%는 일찍 일어나는 아침형이라고 답했다. 다른 연구 결과에 따르면, 올빼미족 성향의 사람들은 운동 부족, 당뇨병, 그리고 기타 만성 질환의 위험을 증가시키는 생활 습관을 가질 가능성이 더 높았다. 연구진은 늦게 잠들기를 선호하는 성향과 당뇨병 사이에 연관성을 확인했으며, 올빼미 성향의 사람들은 당뇨병 위험이 19%나 더 높았다는 결과를 도출했다. 미국 하버드대학 브리검 여성병원 네트워크 의학 연구소의 티안이 황(Tianyi Huang) 교수는 이러한 결과는 매우 위험하다고 우려했다. 연구진은 내과학 회보 '인터널 메디슨(Annals of Internal Medicine)'에 게재한 논문에서 "올빼미 성향의 중년 간호사들은 아침형 중년 간호사들에 비해 더 해로운 생활 습관을 가지고 있으며, 당뇨병 위험도 더 높게 나타났다"고 밝혔다. 또 다른 학회술지인 '시간생물학회Chronobiology International)'도 비슷한 연구 결과를 공개했다. 이 학회지에 게재된 연구에 따르면 38~73세 사이의 성인을 43만3268명을 아침형과 올빼미족으로 구분하고 평균 6년6개월 동안 관찰한 결과, 올빼미족은 당뇨병 위험이 30%, 신경장애 25%, 위장 장애 23%, 호흡기 질환 22%, 그리고 사망 위험이 10% 더 높았다. 논문 연구진 쿤손(Kuntson)은 내부와 외부 시계의 불일치로 장기적인 건강 문제가 발생할 수 있다고 지적했다. 그러나 기즈모도는 해당 연구가 수면 선호도와 당뇨병 사이의 인과관계를 증명하지 못하고, 단순히 상관관계만을 보여준다고 지적했다. 전문가들은 "올빼미 성향의 사람들도 건강한 식단을 지키고 운동량을 늘리면 당뇨병 위험을 감소시킬 수 있으며 수면 패턴을 조절함으로써 건강한 생활을 유지할 수 있다"고 말했다.
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'올빼미족'이 당뇨병 위험 높은 이유
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코로나19 백신 부작용, 결국 밝혀져…생리 주기 변화는 스트레스·나이·흡연 등 연관?
- 코로나19 백신 부작용에 대한 논란이 쉽사리 사그라들지 않는 가운데, 국내 여성 중 일부가 백신 접종 후 생리 주기의 변화를 경험한다는 사실이 주목받고 있다. 이에 대한 정확한 원인은 무엇일까? 49세 유 모씨는 아스트라제네카 백신 3차 접종 후 기존 4주 간격의 생리 주기가 3주로 단축됐다고 말했다. 백신 부작용이 원인으로 여겨졌지만 생리 주기가 짧아진 정확한 이유를 확인할 방법이 없었다. 30대 김 모씨는 코로나19 백신 1차 접종 후 몸에 이상을 느꼈지만, 대수롭지 않게 생각하다가 결국 숨졌다. 사인은 급성심근경색이었다. 평소 열심히 운동했고 나이도 젊기에 김씨의 배우자는 백신이 원인으로 의심했다. 하지만 당시 병원 측에서는 연관성이 없다며 정확한 사인을 밝히길 꺼려했다. 과학·기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면, 덴마크 오르후스 대학교(Aarhus University)는 덴마크 바이코백(BiCoVac) 집단에 기초해 두 가지 코로나19 백신의 급성 부작용을 조사한 연구 사례를 최근 발표했다. 이 연구에 따르면 코로나 19 백신 접종 후 부작용은 체온 상승, 피로 등 가벼운 증세에서부터, 흔하지 않지만 안면마비나 알레르기 등의 심각한 증상까지 나타났다. 아울러 생리 중인 여성 30%는 백신 접종 후 생리 주기 변화를 경험했다고 보고했다. 어깨에 코로나19 백신 1차 주사를 맞은 후 가장 많이 보고된 부작용은 주사 부위의 발적과 통증으로 이는 20%의 사람들이 경험했다. 2차와 3차 백신 접종 후에는 피로가 가장 많이 보고됐는데, 각각 22%와 14%에 해당됐다. 덴마크 오르후스 대학교의 연구팀은 덴마크 바이코백(BiCoVac) 집단을 대상으로 백신의 급성 부작용에 대한 연구를 진행했다. 연구 결과, 아스트라제네카 백신을 접종한 사람들은 다른 백신 접종자보다 1차 접종 후 부작용을 더 자주 경험했다. 특히, 모더나 백신을 접종한 사람들은 화이자 백신 접종자에 비해 2차 및 3차 접종 후 더 많은 부작용을 보고했다. 다만, 생리 주기 변화의 원인에 대해서는 여러 가지 요인이 작용하는 것으로 분석됐다. 연구진은 스트레스, 나이, 흡연 등이 백신 접종 후 생리 주기 변화와 관련이 있을 수 있다고 지적했다. 이와 관련, 연구의 제1 저자인 크리스토퍼 토르프 한센 교수는 "여성, 25~35세, 백신 접종 전 코로나19 확진자들은 남성이나 노인, 코로나19에 걸린 적이 없는 다른 집단보다 부작용을 더 자주 경험했다"고 설명했다. 또 어떤 백신을 접종하느냐에 따라 부작용도 달라지는 것으로 나타났다. 아스트라제네카(AstraZeneca) 백신을 접종받은 사람들은 다른 백신을 접종받은 사람들보다 1차 접종 후 부작용을 느낀 것으로 나타났다. 또 모더나(Moderna) 백신을 접종한 사람들은 화이자바이오앤테크(Pfizer-BioNTech)의 백신을 접종한 사람들에 비해 2차 및 3차 접종 후 더 많은 부작용이 발생한 것으로 조사됐다. 다만, 이 연구의 제1 저자인 크리스티나 비스가드 옌센(Christina Bisgaard Jensen)은 "자가 보고된 생리 주기 변화의 인과 관계와 임상적 중요성을 확립하기 위해서는 추가 연구가 필요하다"고 강조했다. 이번 연구를 통해 백신의 부작용과 생리 주기 변화 간의 관계가 조금 더 명확해진 가운데, 관련 부작용에 대한 정확한 원인 규명과 대응 방안 마련이 시급하다는 지적이 제기되고 있다. 한편, 미국 바이오기업 모더나는 올해 가을 유행할 것으로 예상되는 코로나19 변이에 보다 효과적으로 대응할 수 있는 백신을 개발했다. 아스트라제네카 역시 코로나19 정복을 위해 mRNA(메신저 리보핵산) 연구에 적극 나서고 있는 상황이다.
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코로나19 백신 부작용, 결국 밝혀져…생리 주기 변화는 스트레스·나이·흡연 등 연관?
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