에콰도르 해안에 위치한 파라마운트 해산은 SWOT와 같은 해양 관측 위성이 중력이 해수면에 미치는 영향을 통해 감지할 수 있는 해저 지형 중 하나다. 사진출처=NOAA Okeanos Explorer 프로그램
지구 해저보다 달 표면에 대한 더 나은 지도가 있을 정도로 해저에 대한 인류의 지식은 부족했는데, 연구자들은 수십 년 동안 이러한 상황을 개선하기 위해 노력해 왔다.
이러한 노력의 일환으로, NASA의 지원을 받는 한 팀이 최근 NASA와 프랑스 국립우주센터(CNES, Centre National d'Études Spatiales)의 협력으로 제작된 SWOT(표면수 및 해양 지형) 위성의 데이터를 활용하여 역대 가장 상세한 해저 지도 중 하나를 발표했다.
NASA 제트추진연구소 자료에 따르면 소나 장비를 장착한 선박은 해저를 직접 상세하게 측정할 수 있지만 지금까지 이러한 방식으로 조사된 해저는 전체의 약 25%에 불과했다.
연구자들은 해저의 전 지구적 모습을 파악하기 위해 위성 데이터에 기대를 걸었던 것이다.
이를 통해 과학가들은 이전에는 알려지지 않았던 약 10만 개의 수중 산을 발견했다.
바다 밑 심해에 있는 산 언덕 등을 보다 자세하게 파악하게 됨에 따라 심해 해류의 흐름이나 해저생태계에 대한 보다 구체적인 연구가 가능해 졌을 뿐만 아니라 심해 망간단괴 개발, 심해 케이블 설치 및 유지 등에서 보다 정교한 전략 마련이 가능해 졌다,
또 군사작적에 있어서도 획기적인 발전이 이뤄질 것으로 기대된다.
해저 지도가 중요한 이유
정확한 해저 지도는 항해 및 해저 통신케이블 부설을 포함한 다양한 해상 활동에 필수적이다. NASA 본부의 물리해양학 프로그램 책임자인 나디아 비노그라도바 쉬퍼는 "해저지도 제작은 희귀광물 해저 채굴, 해상 항로 최적화, 위험 감지, 해저 군사 작전 등에 핵심적인 역할을 한다"라고 말했다.
정확한 해저지도는 심해의 생명체에 영향을 미치는 심해 해류와 조석, 그리고 판구조론과 같은 지질학적 과정에 대한 이해를 높이는 데에도 중요하다.
해저 산맥인 해산과 그보다 작은 심해 언덕과 같은 해저 지형은 심해의 열과 영양소 이동에 영향을 미치고, 생명체를 끌어들이는 지점을 만들어낸다.
해저지도 제작이 SWOT 임무의 주요 목적은 아이다. 2022년 12월에 발사된 이 위성은 바다, 호수, 저수지, 강을 포함한 지구 표면 거의 모든 곳의 수위를 측정하고 있다. 연구원들은 이러한 수위 차이를 이용하여 담수와 해수 표면의 지형도를 제작할 수 있다. 이 데이터는 해빙의 변화를 평가하거나 하천의 홍수 진행 상황을 추적하는 등의 작업에 사용될 수 있다.
캘리포니아 소재 스크립스해양학연구소의 지구물리학자 데이비드 샌드웰은 "SWOT 위성은 해저지도 제작 능력에 큰 도약을 가져왔다"라고 말했다. 그는 1990년대부터 위성 데이터를 활용하여 해저지도를 작성해 왔으며, 2024년 12월 사이언스 저널에 발표된 SWOT 기반 해저 지도 제작을 담당한 연구원 중 한 명이다.
작동 원리
연구 저자들은 해산이나 심해언덕과 같은 지질학적 특징이 주변보다 질량이 더 크기 때문에 약간 더 강한 중력을 가하여 그 위 해수면에 작고 측정 가능한 융기를 형성한다는 사실에 근거했다. 이러한 미묘한 중력적 특징은 연구자들이 이러한 융기를 형성한 해저 지형의 종류를 예측하는 데 도움이 됐다.
반복적인 관측(SWOT는 매 21일마다 지구 표면의 약 90%를 관측함)을 통해, 이 위성은 해저의 지형으로 인해 발생하는 해수면 높이의 미세한 차이를 센티미터 수준의 정확도로 포착할 수 있었다. 샌드웰과 그의 동료들은 1년 치 SWOT 데이터를 활용하여 해산, 심해 구릉, 그리고 대륙 지각과 해양 지각이 만나는 수중 대륙 주변부에 초점을 맞추었다.
이전의 해양 관측 위성들은 약 1km가 넘는 해산과 같은 해저 지형의 거대한 형태를 감지해 왔다. SWOT 위성은 그 높이의 절반도 안 되는 해산까지 포착할 수 있으며, 이를 통해 알려진 해산의 수를 4만 4천 개에서 10만 개로 늘릴 수 있었다. 이러한 수중 산들은 심해 해류에 영향을 미친다. 해류의 속도가 느려져 영양분이 농축된 지점은 생물을 유인함으로써 해저에 오아시스를 형성할 수 있게 한다.
SWOT 위성은 NASA와 CNES가 공동으로 개발했으며, 캐나다 우주국(CSA)과 영국 우주국의 도 일정부분 기여하고 있다. NASA의 제트 추진 연구소가 이 프로젝트의 미국 부분을 이끌고 있다.
윤구현기자