Madden–Julian oscillations and Calendar-band frequencies in the geological past
후기 팔레오기 및 초기 네오기 카리브해 유공충의 성장 진동에 대한 분석은 달의 주기 및 대기의 매든-줄리언 진동에 대응하는 주기성을 드러내며, 이는 해당 지질 시대 동안 MJO가 대륙 장벽에 의한 상당한 감쇄 없이 전 지구적으로 전파되었음을 시사한다.
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태양빛이 닿는 해양의 상층부 깊은 곳에서, 미세한 생명체들은 빛과 시간의 섬세한 균형 위에서 번성하고 있습니다. 이 작은 생물들 중에는 정교하고 유리 같은 껍데기를 만드는 단세포 생물인 대형 유공충이 있습니다. 이들 중 다수는 조류(algae)와 공생하며, 조류가 포착한 햇빛을 이용해 성장의 동력을 얻습니다. 이들의 생존은 빛에 크게 의존하기 때문에, 이들의 성장 패턴은 무작위적이지 않습니다. 그것은 하늘과 바다의 리듬에 맞춰져 있습니다. 식물이 태양을 향해 고개를 돌리듯, 이 유기체들은 변화하는 조수, 달의 위상, 심지어 머리 위 대기의 변화하는 패턴에 반응하여 껍데기를 구축합니다. 수십 년 동안 과학자들은 살아있는 종들의 이러한 리듬을 연구해 왔으며, 그들의 껍데기가 지구의 맥박을 기록하고 있다는 사실을 발견했습니다. 하지만 만약 이러한 리듬이 단지 현대의 현상만이 아니라면 어떨까요? 만약 고대 생물들의 껍데기가 인간이 지구를 걷기도 훨씬 전인 수백만 년 전의 기상 체계에 대해 알려줄 수 있다면 어떨까요?
빈 대학교와 지오스피어 오스트리아(GeoSphere Austria)의 연구진은 카리브해 전역의 암석층에서 발견된 세 가지 특정 유형의 고대 유공충 화석에 주목했습니다. 늦 에오세, 늦 올리고세, 그리고 초기 마이오세 시대에 살았던 이 생물들은 레피도실리니드(lepidocyclinids)라고 알려진 집단에 속합니다. 현대의 친척들과 마찬가지로, 이들은 작은 방(chamber)이라고 불리는 반복되는 구획들로 나뉜 유리 같은 껍데기를 가지고 있었으며, 이 구획들은 다시 더 작은 단위들로 세분화되어 있었습니다. 연구진은 이 화석들의 얇은 단면을 조사하여, 유기체가 성장함에 따라 각 작은 구획의 크기를 측정했습니다. 그들은 하나의 패턴, 즉 유기체가 환경의 규칙적인 주기에 반응하고 있음을 나타내는 구획 크기의 반복적인 상승과 하락을 찾고 있었습니다.
분석 결과, 명확하고 일관된 이야기가 드러났습니다. 고대 유공충이 성장함에 따라 구획의 크기는 매끄럽게 증가하지 않았습니다. 대신, 성장은 예측 가능한 리듬에 따라 빨라지기도 하고 느려지기도 하며 진동했습니다. 연구진이 살아있는 친척 종의 성장률을 가이드로 삼아 방의 개수를 날짜로 변환했을 때, 이 리듬들은 특정한 시간 주기와 일치한다는 것을 발견했습니다. 가장 지배적인 패턴은 약 7.8일마다, 13.9일마다, 그리고 26.7일마다 나타났습니다. 또한 38.5일과 58.6일 부근에서 더 약하고 긴 리듬들도 나타났습니다. 이러한 시간 범위는 임의적인 것이 아닙니다. 13.9일과 26.7일의 주기는 각각 반월 주기의 사리-조기 타이드(spring-neap tides) 및 달의 월간 주기와 밀접하게 일치합니다. 서카셉탄(circaseptan) 주기로 알려진 7.8일의 리듬은 특정한 외부 사건과 연결 짓기가 더 어려우며, 내부적인 생물학적 시계일 가능성이 있습니다.
그러나 가장 놀라운 발견은 더 긴 리듬에 있습니다. 약 50일을 주기로 하는 진동은 매든-줄리안 진동(Madden-Julian Oscillation)이라 불리는 거대한 대기 현상과의 연관성을 시사합니다. 이것은 적도를 따라 동쪽으로 이동하는 대규모 기상 패턴으로, 30일에서 90일 주기로 폭우와 건조한 기후가 교대로 나타나게 합니다. 오늘날 이 기상 체계는 대서양과 태평양을 분리하는 중앙아메리카의 육교에 의해 통과가 거의 차단되어 있습니다. 하지만 카리브해의 화석 증거는 늦 팔레오제네와 초기 네오제네 동안 이 장벽이 지금과 같은 방식으로 존재하지 않았음을 보여줍니다. 연구진은 당시 따뜻한 해수가 대서양과 태평양 사이를 자유롭게 흘러, 매든-줄리안 진동이라는 대기의 맥동이 적도를 따라 방해 없이 이동할 수 있었다고 제안합니다.
이 발견은 고대 기후에 대한 우리의 이해를 재편합니다. 이는 이 지질 시대 동안, 글로벌 기후를 주도하는 기상 체계들이 오늘날보다 더 연결되어 있고 강력했음을 시사합니다. 유공충은 그들의 껍데기에 이러한 대기 신호를 기록함으로써, 적도가 연속적인 따뜻한 물과 날씨의 띠였던 시대에 대한 독특한 창을 제공합니다. 이 연구가 고대 기후의 모든 미스터리를 풀었다고 주장하는 것은 아니지만, 과거를 읽는 새로운 방법을 제시합니다. 미세한 껍데기의 성장 고리를 달력처럼 다룸으로써, 과학자들은 이제 조수와 달뿐만 아니라 대기의 호흡까지도 감지할 수 있게 되었으며, 인도양의 날씨 패턴이 힘을 잃지 않고 카리브해까지 파동칠 수 있었던 세상을 밝혀내고 있습니다.
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