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[과학이야기]공룡 체온은 따뜻했다

미국 과학자들이 공룡 치아 화석 속의 방사성 동위원소 농도를 통해 공룡의 체온을 처음으로 측정했으며 그 결과 이들의 체온이 포유류처럼 따뜻했음을 밝혀냈다고 사이언스 데일리가 최근 보도했다. 캘리포니아 공대 연구진은 지구 상에 살았던 가장 큰 동물인 초식공룡들의 치아 속 동위원소를 분석해 이런 결론을 얻었지만 이것이 이들이 온혈동물이었음을 의미하는 것은 아니라고 사이언스지에 발표했다. 19세기 중반 공룡 화석이 처음 발견됐을 때 학자들은 이들이 느리게 움직이며 오늘날의 파충류처럼 주위 환경에 의지해 체온을 따뜻하게 유지하는 것으로 생각했었다. 그러나 이후 수십년간 지속된 수많은 연구로 이들이 영화 `주라기 공원'에 나오는 벨로시랍토르나 T.렉스처럼 재빠르게 움직였을 것이라는 단서들이 쏟아졌다. 이는 공룡들이 스스로 체온을 조절해 따뜻하게 유지했음을 의미하는 것이다. 연구진은 탄자니아와 미국 와이오밍주 오클라호마 주에서 발굴된 브라키오사우루스와 카마라사우루스의 치아 11개를 분석한 결과 브라키오사우루스의 체온은 38.2℃ 카마라사우루스의 체온은 35.7℃ 정도였음을 밝혀냈다. 이는 현생종이나 멸종한 악어보다는 높고 새보다는 낮은 것이다. 측정된 온도의 오차 한계는 ±1~2℃이다. 학자들은 이들 공룡의 체온이 대부분의 현생 포유류와 비슷하기 때문에 이들이 온혈동물의 대사 메커니즘을 갖고 있었던 것처럼 보일지 몰라도 실상은 더 복잡하다고 지적했다. 연구진은 "우리의 연구 결과는 대형 공룡이 악어처럼 체온이 낮았을 가능성을 배제해 주지만 그렇다 해서 이들이 포유류나 조류처럼 높은 대사율을 가졌음을 의미하는 것은 아니다"라고 말했다.

2011-07-17

[과학 이야기] 대지진 여파로 타대륙 지진 안나

최근 일본을 휩쓴 것과 같은 초대형 규모의 지진이 일어난다 해도 지구상의 먼 곳에서 이로 인해 또 다른 지진이 일어나지는 않는다는 최신 연구가 나왔다. 네이처 지오사이언스지에 발표된 미국 지질탐사단(USGS) 과학자들의 연구 결과는 한 대륙에서 일어난 대지진이 다른 대륙에도 지진을 일으킬 수 있다는 새로운 가설을 뒤집는 것이다. 대지진이 국지적으로 여진을 일으키는 것은 사실이지만 대지진 발생지로부터 1000㎞ 이상 떨어진 곳에서 이로 인해 중간 규모의 지진이 일어나지는 않는다고 연구진은 밝혔다. 이들은 지난 1979년부터 2009년 사이에 일어난 규모 7.0 이상의 강진 205건과 규모 5~7 사이의 지진 2만5222건을 토대로 상관 관계를 조사한 결과 대지진 후 인근 지역에서는 지진 활동이 `상당히 증가'했지만 이는 대지진 발생지로부터 1000㎞ 이내의 범위에 국한됐고 거의 모두가 600㎞ 이내에서 일어났다고 지적했다. 연구진은 대지진으로 먼 곳에서 다른 대지진이 일어났는 지는 조사하지 않았지만 전세계에서 연 7회 정도 일어나는 규모 7 이상의 지진 양상을 보면 그렇지 않은 것으로 나타났다고 덧붙였다. 이들의 연구에 따르면 대지진이 일어난 뒤에 인접 단층대 지역에서 지진 활동이 크게 증가해 대지진이 같은 단층대의 인접 지역에 스트레스를 준다는 사실은 확인됐지만 연쇄반응은 단층대의 파열 구간 2~3 군데를 지나면 더 이상 일어나지 않는 것으로 밝혀졌다. 이 연구는 지난 2009년에 나온 대지진의 원거리 지진 유발 가설과는 반대의 결론을 내리고 있다. 연구진은 이에 대해 대지진이 일어나면 "지구 전체가 여진 지역이 된다"면서 당시 지진 발생 지역이 아닌 호주에서도 지진 에너지파가 나타났지만 이는 지진으로 일어난 지표면의 파동이 얇은 지각을 통해 전달됐기 때문이지 먼 지역의 단층대가 움직인 것은 아니라고 지적했다. 이들은 일본 대지진 이후 이로 인해 다른 단층대가 크게 흔들렸다는 증거는 없다면서 미얀마에서 일어난 규모 6.8의 지진은 일본 지진과는 무관하게 우연히 일어난 것 뿐이라고 말했다.

2011-04-07

[과학 이야기] "중국 과학 연구 발표 2년 내 미국 추월"

중국이 빠르면 2년 안에 과학 연구 발표 면에서 미국을 따라잡게 될 것이라는 영국 학술원의 조사 결과가 나왔다고 BBC 뉴스가 최근 보도했다. 영국 학술원은 1996년부터 최근까지 출판된 연구 논문들의 양을 분석한 보고서 `지식 네트워크 국가'를 통해 중국이 과학 분야를 주도해 온 미국과 유럽 일본을 곧 제치게 될 것이라고 지적했다. 공인된 국제 학술지에 게재된 논문들을 대상으로 한 엘스비어 출판사의 집계에 따르면 집계 첫해인 1996년엔 미국 과학자들이 발표한 연구 논문이 29만2513건으로 중국(2만5474건)의 10배를 넘었다. 그러나 2008년엔 미국의 논문이 12년 전보다 약간 늘어난 31만6317건에 불과한 반면 중국의 논문은 7배나 늘어난 18만4080건에 달했다. 보고서는 "다양한 전망이 나오고 있지만 엘스비어의 집계를 단순하게 해석하면 중국이 과학 연구 분야에서 세계 2위를 차지하던 영국을 이미 따돌렸으며 이르면 2013년에 미국까지 추월하게 될 것"이라고 지적했다. 앞서 분석에 따르면 중국이 미국을 따라잡는 시기는 2020년 이후가 될 것으로 예상됐다. 보고서를 작성한 크리스 르웰린 스미스 교수는 중국이 1999년 이후 연구 개발 투자를 연간 20%씩 늘려 현재는 연간 1000억달러에 이르고 있으며 2006년 중국 내 대학을 졸업한 과학 및 공학도 수가 무려 150만명이나 된다면서 이런 현상이 놀라운 것은 아니라고 말했다 보고서는 그러나 연구 발표의 양적 증가가 반드시 질적 향상을 의미하는 것은 아니라면서 연구의 가치를 평가하는 주요 기준인 인용지수 면에서 중국의 연구는 투자와 출판에 비해 크게 뒤처지고 있다고 지적했다. 이 보고서에 따르면 현재 세계에서 가장 많이 인용되는 연구는 미국의 것이고 두 번째는 영국의 것이다. 중국 출신 사회학자인 노팅엄 대학의 콩 카오 박사는 "해마다 수백만명씩 쏟아져 나오는 졸업생들이 의무적으로 논문을 발표해야 하기 때문에 이런 수치는 높아질 수밖에 없다. 연구의 질이 서구의 수준을 따라잡기까지는 여러 해가 걸릴 것"이라고 말했다.

2011-04-06

[과학 이야기] 원숭이, 사진 속 친구 알아본다

어른 원숭이는 사진 속에 있는 친구들의 얼굴을 다른 얼굴과 구별한다는 사실이 처음으로 밝혀졌다고 BBC 뉴스가 최근 보도했다. 독일 영장류센터 과학자들은 프랑스 남서부 로카마두르 야생동물 공원에서 훈련 받지 않은 바바리원숭이들을 대상으로 연구한 결과 이런 사실을 발견했다고 동물인지 저널에 발표했다. 연구진은 연구 대상 원숭이들의 사진이 들어 있는 책자를 원숭이들에게 보여주는 것으로 관찰을 시작했다. 처음 한 원숭이는 그림책을 움켜쥐고 사진을 열심히 들여다 보는 반응을 보였다. 연구진은 이어 연구 대상 원숭이들이 속한 집단의 식구들과 낯선 원숭이들의 사진을 보여주는 간단한 실험을 했다. 그러자 어른 원숭이들은 낯익은 얼굴을 보면 재빨리 시선을 돌리지만 낯선 얼굴을 보면 한참동안 들여다 봤다. 이에 대해 연구진은 "어른 원숭이는 낯선 얼굴을 더 오랫동안 들여다 보는데 이는 이들이 사진 속의 낯익은 얼굴은 금방 알아본다는 것을 시사한다"고 설명했다. 그러나 어린 원숭이들은 사진을 열심히 들여다 보다 어리둥절해 하면서 자기 몸을 긁는 등 어딘가 불안한 반응을 보였고 일부는 어쩔 줄 몰라 하다가 사진을 향해 자기 입술을 빠는 인사 동작을 보이기도 했다. 이런 원숭이들의 행동은 이들이 나이 들면서 사진이 얼굴을 대표한다는 사실을 이해하게 된다는 것을 의미하며 이들의 지능에 관해 새로운 사실을 알려주는 것이다. 연구진은 훈련받지 않은 원숭이들이 사진에 이처럼 큰 관심을 보이는 데 놀랐다면서 "우리는 이들이 이런 반응을 보일 것이라고는 생각지 못했다. 우리는 원숭이들에게 사진이 별 의미가 없을 것으로 생각했다"고 말했다.

2011-04-05

[과학 이야기] 인류의 편가르기, 오랜 진화적 뿌리

다른 이들을 '우리 아닌 남'으로 인식하는 것은 사람 뿐 아니라 다른 영장류들도 마찬가지라는 사실이 밝혀져 이런 편견이 최소한 2500만년 전의 진화적 뿌리에서 비롯됐음을 보여주고 있다고 사이언스 데일리가 보도했다. 예일대 연구진은 원숭이들이 무리 외부의 개체들을 대할 때 사람이 외부인을 대할 때와 마찬가지로 의심과 적대감을 갖고 본다는 사실을 확인했으며 이는 인간의 집단간 갈등의 뿌리가 진화적으로 매우 오래 된 것임을 시사한다고 인격과 사회심리학저널에 발표햇다. 연구진은 "인간의 좋지 못한 본성 가운데 하나는 '내부 그룹'에 속하느냐 '외부 그룹"에 속하느냐에 따라 다른 사람들을 매우 다르게 평가하는 것이다. 인류 역사상 거의 모든 분쟁은 인종과 종교 사회적 계급 등을 근거로 사람을 구별하는 데 따른 것이다. 우리의 연구 과제는 '이런 집단 유형 구별이 어디서 시작됐는가' 하는 것"이라고 설명했다. 연구진은 푸에르토리코 근해의 한 섬에 사는 붉은털원숭이(rhesus macques)들을 대상으로 한 연구에서 이들이 자연스럽게 혈통을 바탕으로 사람처럼 각기 다른 사회적 집단을 형성한다는 사실을 발견했다. 연구진은 원숭이들에게 같은 집단과 다른 집단의 원숭이들 사진을 보여주면서 이들의 반응을 관찰했는데 원숭이들은 외부 그룹의 원숭이 사진은 오래 들여다보는 것으로 밝혀져 이들이 누가 외부 소속인지 누가 내부 소속인 지를 금방 구별하는 것으로 나타났다. 동물들은 새로운 것은 오래 들여다 보고 익숙한 것은 잠깐 보고 마는 경향이 있어 이런 반응이 조사 방법으로 흔히 사용된다. 연구진은 원숭이들도 이런 능력이 있는 지 알아보기 위해 내부와 외부 그룹에 속하는 원숭이들의 얼굴 사진들을 과일 등 `좋은 것'과 거미 등 '나쁜 것'과 짝지어 순차적으로 보여주고 원숭이들이 두 종류의 사진을 보는 데 걸리는 시간을 측정했다. 그 결과 원숭이들은 내부자의 얼굴이 과일과 짝지어져 있을 때와 외부자의 얼굴이 거미와 짝지어져 있을 때는 잠깐동안만 사진을 봐 원숭이들이 이 두 종류를 같은 것으로 보는 것으로 드러났다.

2011-04-04

[과학 이야기] 상어 목욕탕 실태 밝혀져

바다 속에 솟은 해산은 상어와 가오리들이 몸에 붙은 기생충과 죽은 피부 등 각종 오물을 떼어내는 일종의 '목욕탕' 역할을 하는 것으로 밝혀졌다고 디스커버리 뉴스가 최근 보도했다. 영국 뱅거 대학 연구진은 필리핀 부근 바다에서 해산 주변 생태계를 관찰한 결과 진환도상어와 가오리들이 몰려들며 양놀래기들이 이들의 피부에 붙어 있는 기생충과 죽은 피부 따위를 먹어 치워 깨끗이 만들어 준다는 사실을 발견했다고 밝혔다. 연구진은 수심이 얕은 곳의 해산들은 사람의 표적이 되기 쉬운 위험한 곳임에도 불구하고 상어들이 주기적으로 이런 곳을 찾는다면서 이들에게는 피부를 깨끗이 하는 것이 위험을 피하는 것보다 더 중요한 일로 보인다고 지적했다. 관찰 결과 상어들은 오전에 몸단장 하기를 좋아하며 오후가 되면 이런 활동은 서서히 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 양놀래기들은 상어의 특정부위를 중점적으로 깨끗이 해 주는 것으로 나타났다. 무려 1230시간의 관찰 도중 이들 물고기는 모두 2757차례에 걸쳐 상어의 신체 부위를 점검했는데 이 가운데 33.9%는 골반 부위 23.3%는 가슴지느러미 22.3%는 꼬리지느러미 8.6%는 몸통 2.1%는 등지느러미 1.5%는 아가미를 대상으로 한 것으로 밝혀졌다. 연구진은 상어가 일상적인 활동을 하는 동안 많은 오물이 골반 부위에 들러붙는 것으로 보이며 상어들은 청소부 물고기들의 작업이 쉽도록 선 자세로 헤엄치면서 구석구석 빠진 곳이 없도록 발레 동작처럼 몸을 회전시키기도 한다고 밝혔다. 한편 양놀래기들은 암컷과 수컷을 차별하지 않는 것으로 나타나 상어들이 암수 모두 똑같이 몸이 더러워진다는 사실을 시사하고 있다. 연구진은 "해산은 대형 해양 포식자들의 사교장이자 먹이 활동지일 뿐 아니라 상어와 가오리들의 몸을 깨끗이 해 주는 목욕탕 역할을 함으로써 원양 생태계를 유지하는 것으로 보인다"면서 이런 지역에 대한 보호를 강화할 필요가 있다고 강조했다.

2011-03-31

[과학 이야기] 판운동의 발단은 석영

지진 활동과 산맥 형성 과정을 설명해주는 혁명적인 `판구조론'이 1967년 처음 제기돼 정설로 자리잡은 데 이어 최근 미국 과학자들이 이런 지각활동의 원인을 제공하는 것이 석영이라는 놀라운 연구를 발표했다고 사이언스 데일리가 최근 보도했다. 판구조 개념이 처음 제기된 것은 지난 1967년 캐나다의 지구물리학자 존 터조 윌슨(1908~1993)에 의해서였다. `윌슨의 판구조 사이클'이라는 제목으로 네이처지에 실린 그의 연구 논문은 북미 대륙 동부의 해안지대를 따라 해양 분지가 열렸다 닫혔다 하는 과정을 설명해 주고 있다. 윌슨은 이런 현상이 지구 탄생 이래 여러 차례 일어났으며 최근엔 거대한 초대륙 판게아가 갈라져 오늘날의 일곱 대륙이 됐다고 주장했다. 그의 이론은 오늘날 지진과 산맥형성 과정을 설명하는 여러 이론들의 기초가 됐다. 그런데 최근 유타대학과 영국 런던대 연구진이 네이처지에 발표한 연구는 "이 모든 과정이 석영으로 시작된다"고 주장하고 있다. 이들은 얼마 전까지만 해도 이런 요인들을 측정할 도구가 없었지만 2002년 이후 미국 서부 지역 전역에 걸쳐 설치된 미국과학재단(NSF)의 이동식 지진 관측소망 자료를 이용해 이런 사실을 알 수 있었다고 설명했다. 연구진은 이런 시설들을 통해 대륙의 암석 특성을 원격 탐지할 수 있었고 이런 자료를 중력과 표면의 열 흐름 등 지구물리학 측정 자료와 첨단 방식으로 결합시킴으로써 온도와 물 지각에 함유된 석영 성분의 효과를 각각 측정할 수 있었다고 밝혔다. 이들은 이런 방식으로 미대륙 서부 지각의 두께와 탄성파 속도를 계산해 냈다. 탄성파 속도는 단단한 암석일수록 전달 속도가 빨라 암석의 온도와 성질을 측정하는 데 쓰인다. 연구진은 "탄성파 속도는 암석의 온도와 형태에 모두 민감하지만 온도 요인을 배제했을 때 석영의 양에 특히 민감하다는 사실이 밝혀졌다"고 말했다. 연구진은 "바위의 온도가 높아지면 평상시라면 화학적 결정체로 묶여 있었을 수분을 방출하게 된다"고 설명했다.

2011-03-29

[과학 이야기] 지구 초고온기, 생각보다 잦았다

한 번 시작되면 수만년씩 계속된 지구의 `초고온기'가 생각보다 잦았던 것으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 보도했다. 스크립스 해양연구소 과학자들이 네이처지 최신호에 발표한 연구에 따르면 깊은 바다 속에 격리된 이산화탄소의 방출이 고대 `초고온기'를 촉발했을 가능성이 가장 큰 것으로 나타났다. 초고온기는 대부분 약 4만년 씩 계속돼 지구 기온을 평균 2~3℃ 상승시킨 것으로 밝혀졌다. 이는 오늘날 인위적 요인에 의한 지구 온난화로 예상되는 기온 상승폭과 비슷한 수준이다. 연구진은 "지구의 초고온기는 희귀한 사건이 아니었던 것으로 보이며 따라서 장차 예상되는 온난화 규모와 비슷한 온난화를 경고했던 고대의 표본들도 풍부하다. 이런 과거의 사건들을 근거로 우리는 온난화가 해양 생태계와 기후 및 해양 순환에 미치는 영향을 예측할 수 있다"고 밝혔다. 초고온기는 약 5000만년 전 지구의 온난기에 40만년 주기로 찾아왔으며 이 가운데 가장 강력한 것은 팔레오세-에오세 최고온기(PETM)로 알려진 시기와 일치하는 것으로 나타났다. 그러나 약 4천만년 전 지구가 냉각기에 접어들면서 주기적인 초고온기 발생도 끝이 났으며 이후 이만한 정도의 고온기가 있었다는 지질학적 증거는 나타나지 않고 있다. 연구진은 남미 해안의 퇴적층에서 온난기의 퇴적물을 발견했으며 여기에서 해상에서 분해된 미생물의 칼슘질 껍데기가 점점 많아지는 현상이 관찰됐다고 밝혔다. 이런 퇴적층들의 간격은 대규모 이산화탄소 방출 때 일어났을 것으로 예상되는 해양 산성화와 일치하는 것으로 나타났다.연구진은 깊은 바다에서 방출된 이산화탄소가 초고온기의 원인이 됐을 가능성이 다른 가상의 요인들에 비해 높다고 지적했다. 초고온기는 이산화탄소 방출을 막는 해양 분지의 해수 순환이 중단되거나 느려짐으로써 일어난 이산화탄소 축적현상으로 촉발됐을 가능성이 큰 것으로 분석되고 있다. 연구진은 과거의 초고온기들은 온난화가 계속됨으로써 지구가 장차 겪게 될 미래를 예측하는 역할을 할 것이라고 강조했다.

2011-03-28

[과학 이야기] 사람-유인원 가르는 DNA 발견

사람과 DNA의 96%가 같은 침팬지를 사람과 구분하는 것은 유전자 발현 시기와 장소를 조절하는 특정 DNA 영역이 사람에게는 없고 침팬지에게는 있기 때문이라는 사실이 처음으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 보도했다. 이는 생명체가 진화를 통해 얻게 되는 새로운 특성 중 많은 부분이 유전자 자체가 아닌 DNA의 조절 영역 변화에 있음을 말해주는 새로운 증거이다. 하워드 휴스 의학연구소와 스탠퍼드대학 연구진은 인류의 고유한 특성을 진화시킨 특정 유전자 변화를 추적하는 과정에서 침팬지와 머카크 원숭이 등 다른 동물에게는 있지만 사람의 게놈에는 없는 510개의 DNA 분절을 찾아냈다. 이 가운데 실제로 유전자의 기능을 바꾸는 분절은 단 한 개뿐이고 나머지 509개는 조절 염기순서가 위치한 유전자 주위의 DNA에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이런 DNA는 큰 뇌처럼 다른 동물에게는 없는 특징을 사람에게 부여하는 반면 쥐나 고양이의 감각모나 가시 돋친 음경과 같이 다른 동물에게 있는 부위를 사람에게서는 사라지게 하기도 하는 것이다. 단백질의 설계도를 담은 DNA의 분절들을 가리키는 유전자는 인간 게놈의 2% 미만을 차지하며 인간을 구성하는 30억여쌍의 DNA 염기 중 나머지 안에 유전자 발현시기와 장소를 결정하는 조절 염기순서가 숨어 있다. 또 하나의 조절 DNA는 세포의 성장을 조절하는 유전자 부근에 나타나며 이 유전자가 완전히 사라지면 세포가 걷잡을 수 없이 성장해 뇌하수체 종양을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 이 발견으로 인간을 인간이게 만든 모든 진화가 설명될 수는 없지만 진화를 일으킨 특정 분자의 변화를 찾아낼 수 있게 됐다고 밝히고 인간의 해부학적 생리학적 차이 외에도 수많은 질병에 대한 개인의 취약성 차이를 밝힐 수 있게 됐다고 강조했다.

2011-03-24

[과학 이야기] 휴화산 이라고 폭발 안심하면 안 되

화산이 한 번 분출하고 나면 몇백년의 휴면기를 갖는 것으로 알려져 있지만 실제로는 단 몇 달 만에 다시 폭발할 수도 있는 것으로 밝혀져 일부 휴화산의 위험성을 재평가해야 할 필요성을 일깨워주고 있다고 사이언스 데일리가 최근 보도했다. 프랑스와 미국 과학자들은 화산 분출에 관한 이론 모델을 개발 두 개의 대형 화산을 통해 검증한 결과 기존 가설이 완전히 뒤집혔다고 네이처지 최신호에 발표했다. 지금까지 학자들은 화산이 대폭발을 일으킨 후에는 마그마굄이 식어 몇백년은 잠잠하다가 다시 새로운 마그마가 괴면서 활동을 재개하는 것으로 생각해 왔으나 실제로는 이런 휴면기가 불과 2~3개월에 그칠 수도 있는 것으로 나타났다. '마그마 체임버'(magma chamber)라고 불리기도 하는 마그마굄은 큰 화산 밑 수㎞의 지하에 괴어 있는 마그마 즉 녹은 암석을 가리키는 것으로 화산활동의 원인이 된다. 그러나 화산이 활동하지 않을 때는 식어 끈적거리는 죽 상태로 있다가 더 깊은 곳에서 새로운 마그마가 올라오면 `깨어나' 온도가 올라가면서 다시 액체 상태가 된다. 마그마굄의 크기는 1㎦ 미만에서 수백㎦까지 다양하지만 매우 커 전체가 다 가열돼 잠을 깨기까지는 수백 수천년이 걸리는 것으로 알려져 왔다. 마그마굄의 크기와 점도에 따라 어떤 화산들은 2~3개월이면 활동을 재개할 수도 있는 것으로 나타났다. 연구진은 지난 1991년 대폭발로 1000명의 사망자와 200만명의 이재민을 낳은 필리핀 피나투보 화산과 현재 진행 중인 카리브지역의 영국령 몬트세라트 소재 수프리에르 힐스 화산을 대상으로 개발된 모델을 적용시켜 검증했다. 피나투보의 경우 연구진의 모델은 마그마굄의 다시 활동을 시작하는 데는 20~80일밖에 안 되는 것으로 나타났다. 기존 가설에 따르면 이 기간은 500일이나 되지만 실제로 피나투보 화산에 지진파가 일어난 뒤 분출하기까지는 두 달의 간격이 있었다.

2011-03-22

[과학 이야기] 인류의 발원지는 남아프리카

현생인류가 남부 아프리카에서 발원했음을 시사하는 증거가 광범위한 유전자 조사로 발견됐다고 BBC 뉴스가 최근 보도했다. 스탠퍼드 대학 연구진은 현생인류의 유전자 표본을 조사한 이 분야 최대 규모의 연구를 통해 남부 아프리카 지역의 수렵 채취민 집단이 가장 풍부한 유전적 다양성을 갖고 있음을 밝혀냈다고 미국립과학원회보(PNAS) 최신호에 발표했다. 유전적 다양성이 풍부하다는 것은 그 집단의 역사가 그만큼 깊다는 것을 의미하는 것으로 이 연구는 지금까지 인류의 발원지를 동아프리카로 보던 가설에 반기를 든 것이다. 연구진은 "아프리카는 모든 현생 인류 집단이 시작된 대륙으로 추정되고 있지만 수백 개의 각기 다른 집단이 복잡한 역사를 갖고 있어 선사시대 역사와 진화에 관해서는 자세히 알려진 것이 없다"고 지적했다. 이들은 역대 최대 규모의 유전자 조사 결과 아프리카의 수렵 채취민 집단이 농경 집단보다도 많은 유전적 다양성을 갖고 있다는 사실을 발견했다고 밝혔다. 이들 수렵 채취민 집단은 고도로 조직된 사회로서 각 집단이 매우 심하게 격리돼 있으며 유전적 차이도 매우 큰 것으로 나타났다는 것이다. 연구진은 또 27개의 아프리카인 집단에서 나타나는 유전적 다양성의 패턴을 조사한 결과 남부 아프리카에서 유전적 다양성의 감소가 시작됐으며 북쪽으로 가면서 이런 현상이 계속 진행됐음을 확인했다고 밝혔다. 이 연구에 참여하지 않은 런던 자연사 박물관의 크리스 스트링거 교수는 "이 연구는 남아프리카 나미비아와 코만의 부시맨족과 중앙아프리카 바야카 지역의 피그미족 그리고 동아프리카의 산다웨족이 가장 높은 유전적 다양성을 갖고 있으며 이들이 현생 인류 가운데 가장 오래된 집단임을 시사하는 것"이라고 말했다. 그는 이 연구가 종전의 어떤 연구보다도 광범위한 수렵 채취 집단 자료를 근거로 한 것임을 강조하면서 "획기적인 연구"라고 논평했으나 인류의 발원지를 꼭 집어 지적하기는 조심스럽다고 덧붙였다.

2011-03-21

[과학 이야기] 해상면적 1/5은 해저 산악과 둔덕

전세계 바다 밑에는 러시아와 맞먹는 면적의 해저 산악과 둔덕들이 솟아 있어 다양한 해양 생물의 보고를 이루고 있다는 사실이 처음으로 밝혀졌다고 BBC 뉴스가 보도했다. 영국 동물학회의 크리스 예슨박사가 이끄는 연구진은 해저 산악과 둔덕이 전세계 해상면적의 21%를 차지하고 있음을 밝혀냈다고 심해연구 저널 1부에 발표했다. 해저 산악은 바닥에서 1000m 이상 솟은 원추형의 지형이고 둔덕은 형태는 유사하지만 이보다 규모가 작은 지형을 가리킨다. 이번 연구에 따르면 전세계 해상에는 약 3만3천개의 해저 산악과 13만8000개의 둔덕이 있으며 해저 산악이 전체 해상 면적의 4.7% 둔덕이 16.3%를 각각 차지하는 것으로 나타났다. 연구진은 지금까지 조금이라도 생물학적 연구가 이루어진 해저 산악은 전체의 1%도 못 되는 250개에 불과하며 조사된 지역에서도 채집된 해양생물 표본은 거의 없는 상태라고 지적했다. 해저 산악은 산호와 해면 등 유기물이 형성되고 이에 따라 물고기를 비롯한 각종 해양동물들이 모여드는 생물다양성의 보고 역할을 하지만 착취의 대상이 될 수도 있다고 예슨 박사는 지적했다. 연구진은 이처럼 부정확한 자료를 바로잡기 위해 미국 지질탐사단(USGS)이 최근 작성한 해상 지도를 근거로 특정 산악의 정상부를 찾아내고 형태를 조사 해저 산악이나 둔덕에 해당하는지 여부를 가려냈으며 정확도를 기하기 위해 이미 철저하게 조사가 이뤄진 지역의 해상 지형과 대조했다. 이들은 "과거의 연구들은 매우 부정확한 해상 지도에 의존했거나 특정 지역에 집중돼 있었다"면서 이번 연구를 통해 지구 전체의 해저 산악이 훨씬 정확하게 파악됐다고 말했다.

2011-03-17

[과학 이야기] 태양 미소흑점은 에너지통로

태양 표면을 둘러싼 자기장에 거대한 구멍들이 뚫려 있으며 그 안에서 대규모 파장이 일고 있는 것이 처음으로 발견돼 태양의 비밀을 푸는 새로운 열쇠를 얻었다고 사이언스 데일리가 보도했다. 태양에는 복잡한 자력선이 얽혀 있어 대기권에 온갖 종류의 다양한 형상들을 보여주고 있다. 그중에서도 마치 표면에 난 구멍처럼 보이는 어둡고 넓은 영역은 들끓는 태양의 깊숙한 내부를 뚫고 솟아오른 자기장이 100만도가 넘는 초고온의 태양 대기를 이루는 곳이다. 그중에서도 가장 큰 것들은 흑점이라고 불리며 수천 년 전부터 연구 대상이 돼 왔다. 영국 셰필드 대학 우주 연구센터(SP2RC) 과학자들은 흑점보다는 훨씬 작은 자기장 영역을 가리키는 미소흑점이 태양 깊은 내부에서 만들어진 에너지의 통로 역할을 해 자기장을 따라 대기권 상층부까지 에너지를 운반하는 것으로 밝혀졌다고 천체물리학 저널에 발표했다. 미소흑점을 통해 나타나는 자기장은 지구 자기장보다 1000배나 강력하며 이런 통로를 따라 운반되는 에너지는 이른바 `소시지파'(sausage wave)로 알려진 매우 특수한 형태를 띠는 것으로 밝혀졌다.연구진은 이 거대한 자기장 구멍이 태양 코로나의 높은 온도에 숨어 있는 오랜 비밀을 푸는 중요한 열쇠가 될 것으로 보고 있다. 태양 표면 온도는 수천도이지만 태양 대기권의 맨외곽층인 코로나는 이보다 1000배나 높은 온도까지 올라간다. 에너지가 생성되는 중심부로부터 멀어질수록 태양의 온도가 높아지는 것은 천체물리학의 가장 큰 숙제 가운데 하나이다.그러나 대규모의 에너지 이동을 보여주는 이 발견은 이런 의문에 대해 새로운 설명이 될 것으로 보인다.

2011-03-15

[과학 이야기] 1만6000년 전 최악의 가뭄 있었다

아프리카와 아시아 남부 지역에 약 1만6000년 전 인류 역사상 가장 강력하고 광범위한 가뭄이 휩쓸었던 것으로 보인다는 새로운 연구가 나왔다고 라이브사이언스 닷컴이 보도했다. 이 가뭄은 아시아 남부와 아프리카 대륙 대부분을 휩쓸어 이 기간 세계 최대의 열대 호수이자 나일강의 수원지인 빅토리아 호수가 완전히 말라붙었고 에티오피아의 타나 호수와 터키의 반 호수도 말라버린 것으로 밝혀졌다. 또한 중국에서 지중해에 이르기까지 우기에도 비가 전혀 없거나 거의 오지 않은 것으로 나타났다. 뉴욕대학과 메인주립대 연구진은 빅토리아 호수와 탄자니아의 탕가니카 호수에서 채취한 고대 퇴적물 표본을 분석한 결과 북대서양에 빙산과 빙산 녹은 물이 넘쳐 든 약 3000년 동안 이 대한발이 정점을 이룬 것으로 나타났다고 사이언스지에 발표했다. 이 가뭄은 바다까지 변화시켜 마지막 빙하기가 끝날 무렵 열대 지방에 영향을 미친 것으로 드러났다. 그러나 이처럼 혹독한 가뭄의 정확한 원인은 밝혀지지 않았다. 이전 연구들에 따르면 적도 부근에서 바람이 만나 열대 강우대를 형성하는 이른바 `열대수렴대'가 남쪽으로 이동해 비가 와야 할 곳에 오지 않은 것으로 나타나고 있다. 그러나 이번 연구에서 드러난 것은 이처럼 심한 가뭄은 열대수렴대의 이동으로는 설명되지 않는다는 것이다. 연구진은 이런 가뭄이 또다시 닥칠 것인지가 관심사라면서 "현재 북대서양으로 흘러들 얼음이 그리 많이 남아 있지 않으므로 그처럼 대대적인 가뭄이 다시 찾아올 것으로 보이지는 않는다"고 말했다.

2011-03-14

[과학 이야기] 정성껏 매장된 7000년 전 개발견

사람처럼 정성껏 매장된 7000년 전 개의 유골이 시베리아에서 발견돼 당시 개가 사람에 버금가는 사회적 존재로 대접받았음을 보여주고 있다고 디스커버리 뉴스가 보도했다. 러시아와 캐나다 연구진은 시베리아 바이칼호수 부근 샤만카 공동묘지에서 허스키종 비슷한 개의 유골을 발견했으며 “이 개는 사슴뿔로 만든 긴 숟가락 등 부장품과 함께 마치 사람과도 같은 의식을 통해 매장됐다”고 인류고고학저널 최신호에 발표했다. 이 개는 무덤으로 판 구덩이 속에 오른쪽으로 정성스레 뉘어져 있었으며 이와 다른 층에서는 사람의 부분 유골 5점이 발견됐다. DNA 분석 결과 이 유골은 분명히 개의 것이었으며 이 개는 함께 발굴된 사람들이 먹었던 것과 똑같은 생선과 민물물개 고기, 작은 포유동물, 식물성 음식을 먹었던 것으로 밝혀졌다. 그러나 당시 개의 삶은 사람과 마찬가지로 매우 고되었던 것으로 보인다. 이 개의 골격, 특히 척추는 생시에 많은 짐을 운반했음을 보여주고 있다. 연구진은 “이 개는 생전에 사냥이나 물고기잡이, 식물성 식품과 땔감 모으기 등 일상생활에 사용된 도구들을 실어 날랐던 것으로 보인다. 이 개는 이 밖에도 계절 따라 주거지를 옮기는 데 운송수단으로도 사용됐을 것”이라고 말했다. 한편 개의 몸에 나 있는 골절상들은 이 개가 살았을 때 수없이 많은 타격을 받았음을 말해주는데 이는 아마도 사냥에 나섰다가 붉은사슴의 발길에 차인 것으로 보인다는 것이다. 연구진은 사람이 개를 구타했을 가능성도 배제하지는 않았지만 매장 당시 개의 나이가 많았다는 점과 먹은 음식의 내용 등으로 보면 그렇지 않았을 가능성이 더 크다고 지적했다. 한편 발굴팀은 이르쿠트강과 앙가라강 부근 로코모티프 지역에서 사람의 두개골을 둘러싼 채 매장된 같은 시대 늑대의 유골도 발견했다. 이들은 늑대가 늙어서 죽은 것으로 보이며 살아있는 상태에서 사람과 상호작용한 흔적은 보이지 않는다면서 이런 매장 형태는 아마도 보호자인 늑대의 영혼을 죽은 사람과 함께 내세로 보내는 의식이었던 것으로 보인다고 해석했다. 이런 발견에 대해 한 전문가는 “당시 사람들이 개와 늑대에 이처럼 매장 의식을 치러 준 데는 우리가 상상할 수도 없는 것을 포함한 많은 이유가 있었을 것”이라고 논평했다.

2011-03-13

[과학 이야기] 나노급 물체도 보는 광학현미경 개발

50㎚(나노미터; 1㎚=10억분의1m) 크기의 물체도 볼 수 있는 최초의 광학현미경이 영국에서 개발됐다고 BBC 뉴스가 1일 보도했다. 맨체스터 대학 연구진은 미세한 유리 구슬을 이용 산란하는 빛을 다시 모아 표준 현미경을 통과시키는 방법으로 나노 크기의 물체를 직접 관찰할 수 있게 됐다고 네이처 커뮤니케이션스지 최신호에 발표했다. 이 현미경에 사용되는 기술은 물체 부근에 방출되지만 모두 사라지는 `소멸파'를 유리구슬로 모아 다시 집중시키는 것이다. 이런 기술을 이용하면 지금까지 원자력현미경이나 전자현미경 같은 간접적인 방식으로만 볼 수 있었던 물체를 육안으로 자세히 볼 수 있다. 그러나 물체의 표면에서는 소멸파도 형성되는데 소멸파는 경계면으로부터 거리가 멀어짐에 따라 급격히 사라지지만 회절한계가 없다는 특성을 갖고 있어 이를 포착하기만 하면 표준 영상기법보다 훨씬 높은 해상도의 영상을 만들어낼 수도 있다. 연구진은 2~9㎛(마이크로미터; 1㎛=100만분의1 m)의 유리구슬을 관찰 대상 물체 위에 올려놓아 회절한계를 역전시키는 방법을 사용했다. 유리구슬은 표본을 통해 방출되는 빛을 포착해 소멸파를 모으고 이를 표준 현미경이 포착할 수 있을 정도로 집중시키는 역할을 한다. 이들은 기존의 형광광학현미경 기술로는 하나의 표본을 처리하는데 이틀이 걸렸고 성공률도 10~20%에 그쳤지만 새 현미경은 세포와 박테리아 더 나아가 바이러스 등 직접 관찰이 어려웠던 미세 생물체를 관찰할 수 있어 생물학 연구에 진전을 가져올 것이라고 강조했다.

2011-03-10

[과학 이야기] 바다거북, 자기 감응으로 경도 파악

알에서 깨어나자마자 대서양을 헤엄쳐 건너야 하는 붉은바다거북들은 경도 즉 동서를 구별하는 타고난 자기 감응 능력이 있는 것으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 1일 보도했다. 노스캐롤라이나 주립대 연구진은 플로리다 해안에서 태어나 북대서양을 향해 동쪽으로 헤엄쳐 갔다가 몇년 후 북미 해안으로 되돌아오는 붉은바다거북이 어떻게 길을 찾는 지 연구한 끝에 이런 사실을 발견했다고 커런트 바이올로지 저널 최신호에 발표했다. 연구진은 "철따라 이동하는 동물들의 가장 큰 미스터리는 눈에 띄는 아무런 표지도 없는 망망대해에서 길을 찾는 것"이라면서 "대양 횡단에서 가장 큰 난제는 경도를 구분하는 것"이라고 지적했다. 연구진은 붉은바다거북이 자신의 위도와 경도상 위치를 판단하고 정확한 방향을 찾기 위해 지구 표면 지점에 따라 매우 다양한 자기신호를 포착하는 것으로 보인다고 밝혔다. 바다거북을 비롯한 일부 동물 종들은 위도를 찾기 위해 자기신호를 이용하는 것으로 알려져 있지만 이런 신호는 경도상의 위치를 찾는데는 불확실한 것으로 여겨졌기 때문에 이번 연구는 놀라운 것으로 받아들여지고 있다. 연구진은 그러나 경사도나 강도 중 하나만 감지할 능력이 있는 동물은 위도를 판단하는데 어려움을 겪지만 붉은바다거북은 둘을 모두 감지하는 능력이 있어 언뜻 드러나지 않는 자기장 정보를 훨씬 많이 얻을 수 있다고 설명했다. 이전 연구에서 간과됐던 것은 지구 표면에서 경사도와 강도가 약간 다른 방향으로 차이를 갖는다는 것이며 이런 차이 때문에 대양의 특정 해역은 경사도와 강도가 독특한 방식으로 결합돼 뚜렷한 자기신호를 갖는다는 것이다.

2011-03-08

[과학 이야기] 초기 북미인들, 다양한 해양 활동

가주 채널 제도에서 1만2200~1만1400년 사이에 살았던 초기 북미인들의 다양한 해양 활동을 보여주는 수많은 유물들이 발굴됐다고 BBC 뉴스와 사이언스 데일리가 4일 보도했다. 오리건 주립대와 스미스소니언 연구소 과학자들은 산미겔과 산타로사 섬에 있는 세 곳의 고대 유적지에서 자루가 달린 창촉과 활촉 반달형 도구 수십점과 함께 패류와 물개 기러기 가마우지 물고기의 뼈를 발견 북미 대륙에 정착한 초기 인류의 정교한 도구 제작 기술과 풍요로운 해양 경제활동을 엿볼 수 있게 됐다고 사이언스지 최신호에 발표했다. 예를 들어 산미겔 섬에서는 매우 발달된 도구들이 발견됐지만 동물의 흔적은 대부분 조개류인 반면 산타로사 섬에서는 주로 바닷새들의 뼈와 약간의 해양 포유동물 물고기 뼈가 발견됐지만 조개 껍데기는 전혀 나오지 않았다. 이들 도구는 매우 정교해 물고기를 낚는데 사용된 것으로 보이지만 이 중 대다수는 이후 고고학 기록에는 다시 나타나지 않은 것들이다. 이와 달리 본토의 석기들은 세로 홈이 새겨져 있으며 털매머드 같은 큰 동물을 사냥하는 데 사용됐던 것으로 알려져 있다. 연구진은 세 곳의 유적지에서 모드 같은 형태의 도구들이 발견됐다는 것은 이들이 기술이나 생계수단 면에서는 같은 집단이었지만 이후에 매우 다른 형태의 문명을 갖게 된 것으로 보인다고 지적했다. 학자들은 "이들 유물은 초기 인류가 북미에 진입하고 대륙 전체에 확산될 당시 광범위한 문화적 다양성을 갖고 있었음을 의미하는 것"이라고 지적했다.

2011-03-07

[과학 이야기] 태양 흑점 사라졌던 원인 밝혀져

최근 태양이 맹렬한 흑점 활동을 재개했지만 한동안 흑점이 하나도 보이지 않는 태양 극소기가 평상시보다 길게 계속됐던 까닭이 밝혀졌다고 사이언스 닷컴이 2일 보도했다. 하버드-스미스소니언 천체물리학센터 연구진은 태양활동을 새로운 컴퓨터 시뮬레이션으로 재현한 결과 태양활동이 잠잠했던 것은 태양 내부의 뜨거운 플라즈마 흐름이 바뀌었기 때문으로 나타났다고 밝혔다. 연구진은 "태양은 지구의 대양 해류와 같은 거대한 플라즈마강을 갖고 있으며 이 플라즈마강이 우리가 이제 겨우 이해하기 시작한 태양 활동에 영향을 미친다"고 설명했다. 태양을 구성하는 것은 제4의 물질 상태인 플라즈마로 그 안에서는 음의 전하를 띤 전자와 양의 전하를 띤 이온이 자유롭게 흐른다. 흐르는 플라즈마는 자기장을 형성하며 이것이 플레어(태양의 채층이나 코로나 하층부에서 돌발적으로 다량의 에너지를 방출하는 현상)와 분출 흑점과 같은 태양 활동의 중심이 된다. 태양의 활동은 11년 주기로 강약을 되풀이하는 것으로 알려져 있는데 태양극대기에는 표면에 흑점이 나타나며 잦은 분출로 수십억 t의 뜨거운 플라즈마를 우주에 방출한다. 반대로 태양극소기에는 흑점 활동과 분출이 드물어지지만 이 역시 지구에 큰 영향을 미친다. 과학자들은 이 연구의 목적은 다가오는 태양극대기와 극소기를 예측하는 것이라면서 "플라즈마강의 흐름이 어떻게 바뀔지는 예측할 수 없지만 어떻게 바뀌는지를 알면 그 결과는 예측할 수 있다"고 밝혔다.

2011-03-03

[과학 이야기] 남극서 2억년 전 공룡 화석 발견

남극의 산 속에서 지금까지 알려지지 않은 약 2억년 전의 원시 공룡 화석이 발견됐다고 디스커버리 뉴스가 18일 보도했다. 이 시기에 남극은 온대의 숲이었다. 어거스타나 대학의 윌리엄 해머 교수가 이끄는 미국 연구진은 남극 대륙을 동서로 가르는 남극종단산맥의 커크패트릭산에서 가장 원시적인 공룡인 파브로사우루스 또는 헤테로돈토사우루스의 친척으로 보이는 1.2~1.5m 길이의 조반류 공룡 화석을 발견했다고 보고했다. 파브로사우루스와 헤테로돈토사우루스는 스테고사우루스나 안킬로사우루스 오리부리 공룡 등 보다 큰 조반류의 조상이다. 해머 교수 팀은 지난 1990년 남극에서 처음으로 공룡 화석을 발견했다. 당시 길이 6.6m의 육식공룡 '크리올로포사우루스'(얼어붙은 볏 달린 파충류란 뜻) 화석을 발견했던 발굴팀은 이번에 이 공룡의 다른 부위들과 함께 디플로도쿠스를 닮은 큰 초식공룡을 발견하고 아직 이름이 붙지않은 조반류까지 발견한 것이다. 해머 교수는 "머리 부분이 나왔는 지는 아직 확인되지 않았지만 다리와 발은 발견됐다. 이를 분석하는 데 1년은 걸릴 것"이라고 말했다. 발굴팀은 두 달 가까이 해발 2000의 비어드모어 빙하에서 야영하면서 매일 헬리콥터를 이용 해발 3800m의 화석 발굴지로 이동하는데 이들은 "새로 발견된 화석을 통해 공룡 뿐 아니라 남극 환경 진화의 빠진 부분을 채울 수 있게 됐다"고 말했다. 이들은 영화에도 안 나오고 아무도 관심을 보이지 않지만 이들이야말로 거대한 초식공룡이 진화하게 된 바탕"이라고 강조했다.

2011-03-01

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