세계최대 국립공원 ‘옐로스톤’ 슈퍼 볼케이노 화산이 분출하게 된다면…

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가장 아름다운 공원에서 가장 비참한 공원으로….

‘미국의 3분의 2가 초토화 된다’

‘세계에서 가장 신비로운 풍경을 자랑하는 옐로스톤 수퍼화산은 언제 폭발할 것인가’라는 보도가 나와 관심을 끌었다. 한국의 백두산도 몇 년에 한번씩은 “폭발할지도 모른다”는 보도가 나오기도 하는 것처럼 옐로스톤도 미국에서 지진이 발생하면 “혹시나…?”로 분출설이 나온다. 지난 7일 캘리포니아 해안에 연쇄 지진이 발생했으며 서부 지역에서 일부 중거리 진동이 발생 했다. 이 진동이 옐로스톤 화산에 영향을 줄 수 있는가?라는 질문의 보도가 나왔다.  이날 지진은 진도 4.1로 트레스 피노스(Tres Pinos)지역을 흔들었다. 한편 옐로스톤 화산 관측소 책임자 마이크 폴란드 박사는 매달 정기적으로 옐로스톤에서의 활동에 대한 최신 정보를 제공하고 있다. 지난 6월 보고에서 폴란드 박사는 “현재는 특별한 징후가 보이지 않고 있다” 고 밝혔지만 엘로스톤 화산폭팔 폭팔의 가능성은 신비로운 풍경만큼이나 인류에게 숙제를 안겨다주고 있다. ‘만약 엘로스톤 슈퍼볼케이노 화산이 폭팔하게 된다면…’ 과연 그 위력은 상상을 초월할 것이며 미국의 3분지2이상이 초토화 될 것이라는 이에 대한 대책마련과 연구 결과로 논란이 분분하다. <성진 취재부 기자>

옐로스톤(Yellowstone)은 세계 최초의 국립공원이다. 옐로스톤은 슈퍼 볼케이노(화산) 때문에 형성된 것으로 알려졌다. 자료를 종합하면 옐로스톤 지하에 남한 면적의 3배에 달하며 그 자체만으로도 경기도 전체 면적과 맞먹는 것으로 알려지고 있으며, 엄청난 양의 마그마가 흐르고 있다고 한다. 여기서 슈퍼볼케이노(Super Volcano)란 ‘슈퍼화산’이라고도 한다. 폭발할 때 마그마와 화산재가 1,000㎦ 이상으로 분출되는 것으로 추정되는 초대형 화산을 가리킨다. ‘백두산’도 과거 슈퍼화산 이었다. 이러한 화산분출은 1980년 세인트 헬렌스 화산이 폭발한 것보다 무려 1,000배나 더 많은 양의 화산 분출 물을 뿜어낼 수 있다. 이러한 화산들은 지구의 기후를 바꿀 잠재력을 가지고 있으며 그 중 일부는 지질학적 기록으로 남아있다. 과거 전문가들은 옐로스톤이 폭발할 경우 미국의 3분의 2가 초토화될 수 있다고 경고한 바 있다. 옐로스톤을 만든 슈퍼볼케이노가 폭발할 경우 화산 분출로 인한 직접적인 피해 뿐 아니라 이산화 황에 의한 산성비, 화산재가 태양 빛을 차단하면서 생기는 2차 피해 등도 생명체를 초토화 시킬 수 있다는 것이다.

People on the cone of Old Faithful Geyser as it erupts;R Robinson;1948여기서 말하는 옐로스톤 수퍼화산은 옐로스톤 국립공원에 속해 있는 초화산 칼데라(Caldera)로, 노리스 간헐천 분지에서부터 웨스트 덤브, 옐로스톤 호에 걸쳐있다. 이 칼데라는 해발 3,141m로, 현재도 분화 조짐이 나타나고 있다. 학자들간에도 의견이 달라 일부는 지금 폭발할 확률이 매우 크다고 주장하기도 한다. 옐로스톤은 일정 시기(약60만년)마다 폭발한다고 하는데 지금은 그 시기를 넘어섰기 때문이다. (마지막 폭발:64만년 전). 만약에 분화하면 대량의 용암과 화산재, 그리고 화산쇄설류까지 발생할 수 있다고 한다. 대략 10km가 넘는 초화산으로, 아소 산의 칼데라보다 훨씬 크다. 만약에 폭발한 다면 미국의 영토 중 66%가 없어진다고 한다. 또한, 화산재로 인하여 미국 영토 대부분이 화산재로 뒤덮힌다. 또 지구가 멸망할 만한 재앙을 불러 올 것이라고 하는, 아주 위험한 화산 칼데라 이다. 칼데라 안 중에는 유명한 간헐천인 올드페이스풀 간헐천이 있다. 인기 있는 관광지이기도 하다.그런데 미국지질조사국(US Geological Survey)에 따르면 지난해 5월 29일 옐로스톤 국립공원 인근 지역에서 10여 차례의 지진이 발생했다고 한다. 몬태나 주의 옐로스톤은 약 11번의 지진을 기록 했고 가장 강했던 지진은 규모 3.1이었다고 했다. 아이다호 스테이트맨(Idaho Statesman)지에 따르 면 당시 한달 간 34건의 지진이 추가로 발생했다고 한다. 물론 옐로스톤은 미국에서 지진 활동 이 가장 활발한 곳 중 하나로 매년 700~3000번 정도 지진이 발생한다고 한다. 다만, 옐로스톤이 슈퍼 화산이기 때문에 분화가 임박한 것 아닐까 하는 우려가 드는 것이다.하지만 최근까지도 옐로스톤 지진대 관측 보고에는 “지진 징후 없음”으로 나오고 있다.

폭발하면 태양빛도 차단해 생명체 초토화

 <Geology>에 게재된 연구에 따르면 다행스럽게 슈퍼화산의 힘은 점점 약해지고 있는 것 같다. 연구진은 최근 새롭게 확인된 슈퍼화산과 관련된 ‘핫스팟’(hotspot) 통로를 발견했다. 이 중에는 가장 크고 격변 적인 분화 사건을 만든 핫스팟도 포함돼 있었다. 그런데 옐로스톤의 유명한 간헐천과 머드 팟 (mud pots) 그리고 분기공에 열을 공급하는 핫스팟이 격렬하게 약화되고 있다는 사실이 밝혀졌다. 연구팀은 자기 데이터(magnetic data), 방사성동위원소(radio-isotopic dates) 등 여러 기술을 이용해 수 만 평방킬로미터에 흩어져 있는 화산 퇴적물 간의 상관 관계를 분석했다. 지난해 연구의 주요 저자인 레스터 대학교(University of Leicester)의 화산학자 토마스 넛트(Thomas Knott)는 “우리는 이전에 여러 차례 소규모로 분화됐던 화산의 퇴적물이라고 생각했던 것이 사실 약 900만 년 870만년 전에 발생했던, 알려지지 않았던 두 차례의 슈퍼화산 분화로 발생한 퇴적물 의 일부란 사실을 발견했다”고 설명했다. “둘 중 더 어린 슈퍼화산(Grey’s Landing)의 분출은 스네이크강 옐로스톤(Snake-River-Yellowstone) 화산 지역 전체에서 가장 큰 기록적인 사건”이라고 덧붙였다. 이는 최근 발생한 대규모 분화의 크기를 비교했을 때 역대 탑 5 안에 드는 폭발 중 하나 라고 그는 강조했다.

▲ 화산학자 폴란드 박사가 옐로스톤 상태를 설명하고 있다.

▲ 화산학자 폴란드 박사가 옐로스톤 상태를 설명하고 있다.

캘리포니아대학교 산타 크루즈(University of California, Santa Cruz) 연구진과  영국지질조사국도 포함된 연구팀은  ‘그레이스 랜딩’(Grey’s Landing )슈퍼화산 분출은 약 210만년 전 일어난 가장 격렬한 폭발로 알려졌던 허클베리 리지 응회암 지대(Huckleberry Ridge Tuff)보다 30%나 더 컸던 것으로 추측하고 있다. 이 분화는 전 세계적으로 영향을 미쳤을 것으로 추정하고 있다. 토마스 넛트는 “Grey’s Landing의 폭발은 뉴저지 크기의 면적을 뜨거운 화산 유리로 애나멜화시키며 지표면을 불모지로 만들었을 것”이라고 말했다.  그는 이 지역 내에 있는 모든 것들이 매장됐으며 분화 동안 모두 사라졌을 것 이라고 했다. “입자성 물질이 성층권을 채웠을 것이며 미세한 재가 미국 전체에 눈처럼 쏟아지고 점차 전 세계를 뒤덮었을 것이다”고 말했다. 새롭게 발견된 이 두 차례의 슈퍼화산 분출은 지질시대 신생대 제3기 전기에 해당하는 마이오 세(Miocene)에 발생했던 것으로 추정된다. 마이오세는 2300만~530만년 전까지 시기에 해당한다. 토마스 넛트는 “이 두 번의 새로운 화산폭발은 옐로스톤 스네이크 강 화산지역(Snake-River-Yellowstone)에서 기록된 마이오세 슈퍼화산의 분화 수를 6번으로 만든다”고 말한다. 이는 마이오세 기간 동안 옐로스톤의 열점에서 발생한 슈퍼화산의 재발률이 약 50만년에 한 번 꼴로 발생했다는 것을 의미한다고 한다. 그에 비해 지난 300만 년 동안 현재 옐로스톤 국립공원이 있는 곳에서는 지금까지 약 두 번의 슈퍼화산 분화가 존재했다. 토마스 넛트는 “옐로스톤 핫스팟은 3배 정도 감소한 것으로 보인다”며 “이는 매우 현저한 감소”라고 분석했다.

한편, 이번 발견은 옐로스톤에서 또 다른 슈퍼화산의 분화가 발생할 것인가 하는 위험성을 평가 하는 것과는 관계없다고 한다. 토마스 넛트는 “우리는 옐로스톤 슈퍼 화산의 재발률이 150만년에 한 번 꼴로 보인다는 걸 증명 했다”며 “옐로스톤에서 마지막으로 발생했던 슈퍼 화산의 분화는 약 63만 년 전으로 이 규모의 또 다른 폭발이 발생하기 전까지 현재는 최대 90만년 전일 수 있다는 걸 시사한다”고 말한다. 덧붙여 “이 추정치는 정확하지 않지만 미국지질조사국이 이 지역을 지속적으로 모니터링하는 건 ‘필수 사항’이며 어떠한 상승세에도 그들은 사전에 경고할 것이다”라고 강조했다. 슈퍼화산의 분화는 아주 오랜 기간, 엄청난 규모의 지각이 용융해 만들어진 결과물이다. 이러한 지역들은 지구 지각의 구성이나 구조에 엄청난 영향을 미칠 수 있다고 연구원들은 말한다. 이러한 지역을 연구하는 건 지구의 지각이 형성되는 과정을 이해하는데 도움이 될 것이라고 한다. 토마스 넛트는 이번 연구에서 제시된 방법으로 더 많은 새로운 슈퍼화산 분화 기록을 발견할 수 있길 기대 한다고 밝혔다.

지난 300만 년 동안 두 번의 슈퍼화산 분화

▲ 옐로스톤 폭발 가상 장면

▲ 옐로스톤 폭발 가상 장면

최근 들어 이 거대한 화산에서 약한 지진이 잇따라 감지되고 있다. 2018년 3월 11일, 규모 1.5의 미진이, 불과 몇 시간 후에 또 다시 규모 1.8의 미진이 감지됐다는 사실이 알려지자 일각에서는 폭발이 임박한 것이 아니냐는 우려가 나오기 시작했다. 당시 현지의 주민들은 SNS를 통해 “2월 한 달 동안 유독 미진을 느끼는 횟수가 매우 잦았다”, “옐로스톤이 또 다시 우르르 울리고 있다”며 걱정을 감추지 못했다. 이에 현지 지질학자인 톰 스킬링 박사는 “옐로스톤 화산에서는 매주 50여 차례의 약한 지진이 감지된다. 이번에 관측된 미진 역시 매우 일상적인 것”이라며 걱정할 필요가 없다고 말했지만 반대의 의견을 내놓는 전문가들도 적지 않다. 지난2017년 10월, 애리조나주립대학 연구진은 “화산재 광물질을 분석해본 결과, 신선한 마그마가 두 차례 칼데라 밑에 있는 마그마 저장소로 유입되면서 온도 변화를 일으키고 그것이 대폭발을 일으키게 됨을 알게 됐다”고 밝혔다. 이어 “당초 과학자들의 예상은 옐로스톤 화산 폭발까지 이르는 변화가 수백 년에 걸쳐 이뤄진다고 봤으나 최근 수십 년 동안 화산 주변 땅 밑 온도가 올라가면서 그 속도가 가속화하고 있다”고 덧붙였다.

미국지질조사국(USGS)은 “2018년 2월 한 달 동안 잦은 미진이 감지된 것은 사실이지만 상대적 으로 약한 강도의 지진이었다. 이러한 현상은 옐로스톤 내에서 흔히 발생하는 현상”이라면서 “다만 옐로스톤 화산 폭발이 인간의 삶에 가장 큰 피해를 입힐 수 있는 강력한 지진 위험을 가지고 있다는 사실을 상기해야 한다”고 설명했다. 한편 전문가들은 엘로스톤 화산이 폭발할 경우 초대형 지진이 발생하고 화산재가 대기로 퍼져 나가, 분화 후 9만 명이 즉사할 수 있다고 예측했다. 또 미국 영토의 3분의 2가 초토화되며 엄청난 양의 화산재 구름이 전 지구를 덮어 지구의 평균 기온이 급속히 하강할 것으로 예상했다.

분출시 화산재 구름이 전 지구를 덮을 것

옐로스톤은 와이오밍 주와 몬태나 주, 그리고 아이다호 주가 만나는 지점에 위치하고 있다. 미국에서는 최초, 최대의 국립공원으로 이름이 옐로스톤(노란색 돌)이라고 된 것은 유황 성분 때문에 돌이 노랗기 때문이다. 옐로스톤 일대는 산, 평원, 간헐온천 등이 즐비하고 온갖 야생동물의 천국이라 관광지로  세계적으로 인기높으며 1978년 유네스코 세계유산에 등록되었다.의역하여 우리 말로는 “황석공원(黃石公園)”이라고도 한다. 원래 살고 있었던 아메리카 원주민들이 불렸던 이름은 알려지지 않고 있다. 하지만 원주민들은 적어도 1만 1천년 전부터 이 곳에서 수렵활동을 하였다. 이후 유럽에서는 프랑스 탐험대들이 상류를 흐르는 옐로스톤 강을 보고 ‘황색 돌’을 의미하는 “Roche Jaune”라고 붙였다. 그 후, 토머스 제퍼슨 대통령의 지원 아래, 루이스와 클라크 탐험대에 의해 다시 알려지게 되었다. 1859년에 다시 한번 정부의 지원을 받아 윌리엄 F. 레이놀즈가 당시 산악인으로 알려진 짐 브리거(Jim Bridger)와 함께 1년 동안 탐사하게 된다. 남북전쟁으로 인해 조사가 중단되었다가 전쟁이 끝나고 다시 조사에 착수했다. 당시에는 19세기 초부터 미국에서만 퍼져 있던 자연주의 사상이 완성된 시기에, 기독교의 사상까지 결합해 현대적 인 자연 보호 사상이 생긴 시점이라 많은 사람들이 옐로스톤 보호에 나서게 되었다. 1872년 3월 1일, 율리시스 S. 그랜트 대통령이 옐로스톤 국립공원 보호법을 제정함으로 옐로스톤은 세계 최초의 국립공원으로 지정되었다.

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