해성 기원의 미화석으로 과거 해수면 온도를 추정하는 일은 얼마나 정확할까? : 진화론-지질학 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2024-07-30

해성 기원의 미화석으로 과거 해수면 온도를

추정하는 일은 얼마나 정확할까?

(How accurate are marine microfossil transfer functions?)

by Michael Oard

세속적 과학자들은 과거에 일어났던 거의 모든 일에 대해 동일과정설(uniformitarianism)을 적용하고 있다. 예를 들어, 그들은 과거 해양 변수들에 관심을 갖고 있는데, 여러 번의 빙하기 동안이나, 백악기와 신생대의 따뜻한 시기 동안의 해수면 온도(sea surface temperature, SST)에 특히 관심을 갖고 있다. 그들은 해양 플랑크톤을 구성하는 종들을 통해 SST를 예측할 수 있다고 주장하고 있다. 그래서 그들은 직접적인 동일과정설을 적용하여, 심해 코어(deep-sea cores)의 화석 집합체로부터 SST를 계산하기 위한 유사체(analogue)로서 오늘날의 분포를 사용한다.

전달함수의 개발

과학자들은 심해 코어를 수천 개를 뚫어왔다. 코어들은 대게 미화석(microfossils)을 갖고 있다. 이 미화석들이 환경적인 요인과 관련하여 어떤 의미를 갖고 있는지를 알아내기 위해서, 그들은 전달함수(transfer functions)를 사용한다.

그림 1. 플랑크톤 유공충(foraminifera)의 골격 <Image: Hannes Grobe/AWI, Wikimedia / CC BY 3.0>

전달함수는 유공충(foraminifera)을 일반적으로 사용하며(그림 1), 가장 일반적인 환경변수는 해수면 온도(SST)이다. 이는 10m 수위(level)에서의 온도, 또는 75m 이상의 평균 온도로 가정한다.[1] 그들은 현재의 SST를 측정하고, 물의 샘플을 채취하여 유공충을 분석한다. 이러한 방식으로 그들은 해수면 온도와 종 분포 사이의 관계, 즉 방정식을 얻는다. 이 방정식은 이후 심해코어에 있는 해성미화석(marine microfossils)에 적용하여 과거 해수면 온도를 계산한다. 이것은 다른 고기후적 변수들(대기온도와 같은)과 관련시킬 수 있다.

전달함수는 부정확할 수 있다.

최근까지 고려되지 않았던 한 문제는 전달함수를 개발하기 위해 사용되는 유공충 종들이 방정식을 편향시킬 수 있다는 것이다.[2] 전달함수를 결정하기 위해, 표층에서 수집된 가능한 많은 유공충 종들을 사용하는 것이 일반적인 관행이다. 그러나 "모든 종들이 온도에 민감한 것은 아니며, 그들의 분포는 다른 매개변수에 의해 지배될 수 있다"고 현재 알려져 있다.[3] 전달함수를 개발한 과학자들이 모두 또는 거의 대부분의 종들이 유용한 정보를 갖고 있다고 가정했지만, 연구자들은 대부분의 유공충들이 유용한 온도 정보를 갖고 있지 않다는 것을 발견했다. 또한 그들은 적은 수의 종들 표본으로 개발된 전달함수는 다른 해수면 온도를 초래한다는 것을 발견했다. 그리고 그 차이는 사소하지 않았다 : "그 차이는 섭씨 수 도까지 날 수 있었고, 시간과 공간에서 다양할 수 있었으며, 고해양에 대한 해석에 중요한 영향을 미칠 수 있었다."[4] 또한 "양적 집합체 기반의 재구성은 이전에 인식되지 않았던 불확실성의 근원을 추가하고 있다"는 것이다.[5]

최근까지 고려되지 않았던 한 문제는 전달함수를 개발하기 위해 사용되는 유공충 종들이 방정식을 편향시킬 수 있다는 것이다.

따라서, 소수의 종만이 해수면 온도를 나타내는 것으로 나타난다. 분류군 중 일부는 중성적인 영향을 미치지만, 포함된 다른 종들은 전달함수에 주요한 영향을 미칠 수 있다. 어떤 유공충을 사용해야 하는지 결정하는 것은 어려울 수 있다. 다양한 종들의 조합이 사용될 수 있지만, '독립적인' 정보 없이는 어떤 전달함수가 정확한지 결정하기가 어려울 것이다 : "독립적인 증거가 없는 상태에서 보여지는 값을 취하는 것과 고유한 모호성은 어떤 재구성이 더 현실적인지를 결정하는 것을 불가능하게 만든다."[5] 그러므로 현재 시점(2022)에서, 그러한 불확실성은 어떤 전달함수도 결정할 수 없게 만든다. 따라서, 모든 전달함수는 주의해서 봐야 한다. 이러한 결과는 유공충과 해수면 온도뿐만 아니라, 다른 플랑크톤 미생물 및 다른 고생물학적 재구성에도 적용된다.

미생물과 그 미화석에 대한 더 많은 이해가 필요하다.

또한 연구자들은 그들이 "퇴적층의 종 집합체(species assemblage) 구성을 결정하는 요인들에 대한 보다 기계적인 이해가 필요하다"고 믿고 있다.[6] 종들은 수직적(깊이) 및 계절적으로 구별되는 특정 서식지에 서식하기 때문에, 이는 "다른 종들 집합체로부터 하나의 환경변수를 도출하는 데 훨씬 더 복잡성을 더한다." 사실, 현재 플랑크톤 유공충은 넓은 깊이 범위에서 살아가고 있는 것으로 알려져 있다.[1] 그리고 해양 온도는 아래로 내려가면서 감소하기 때문에(특히 열대지방에서), 이러한 수직적 분포는 종의 풍부함에 극적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 플랑크톤 유공충의 종 풍부함은 해수면 온도를 측정하는 데에 좋지 않은 척도이다.

창조과학자들은 전달함수를 이용한 과거 고-환경적 변수들의 획일적인 정량적 추정이 상당히 어긋날 수 있음을 알아야 한다.

그리고 빙하기나 따뜻한 시기에 해양의 온도가 오늘날과 달랐다는 문제가 있다. 이러한 일시적 변화는 다른 종들의 풍부함을 야기시킬 수 있으며, 전달함수를 가지고는 찾아내지 못할 수 있다. 예를 들어, 마지막 빙하기 동안 남중국해의 다른 종들의 풍부함은 독특하며, 현대적인 유사체가 없고, 오늘날의 분포로부터 발전된 전달함수를 벗어나는 것이다.[7] 전달함수는 빙하의 해수면 온도를 오늘날과 거의 같거나 조금 더 따뜻하게 나타내주었지만, 지구화학적 정보와 지상의 대리지표(proxies)는 현재보다 2~5°C 더 차가운 온도를 나타내었다. 그러한 결과는 과거의 조건을 결정하기 위한 전달함수의 사용을 무효화할 것이라고 사람들은 생각하고 있다.

해양 바닥에는 추가적인 생태학적 및 지질학적 과정이 있어서, 그것은 유공충 화석 구성에 영향을 미칠 수 있으며, 이것은 전달함수에 의한 추론을 폐기시킬 수 있다. 이러한 변수들 중 일부는 바다 깊은 곳과 퇴적물 내에서 가변적인 껍질 용해(shell dissolution)이다.[8] 또한 저층해류(bottom currents)는 미생물을 침식시켜 다른 곳에 퇴적시킬 수 있으며, 생물교란(bioturbation)은 퇴적물을 혼합할 수 있다.[9]

창조과학자들은 전달함수를 이용한 과거 고환경 변수(paleoenvironmental variables)들의 동일과정설적 정량적 추정치가 상당히 어긋날 수 있음을 알아야 한다. 우리는 이러한 동일과정설적 고해양학적 추론을 경계해야 할 것이다.

Posted on CMI homepage: 14 June 2024

References and notes

1. Telford, R.J., Li, C., and Kucera, M., Mismatch between the depth habitat of planktonic foraminifera and the calibration depth of SST transfer functions may bias reconstructions, Climates of the Past 9:859–870, 2013.

2. Jonkers, L. and Kucera, M., Sensitivity to species selection indicates the effect of nuisance variables on marine microfossil transfer functions, Climates of the Past 15:881–891, 2019.

3. Jonkers and Kucera, ref. 2, p. 881.

4. Jonkers and Kucera, ref. 2, p. 885.

5. Jonkers and Kucera, ref. 2, p. 886.

6. Jonkers and Kucera, ref. 2, p. 888.

7. Steinke, S., Yu, P.-S., Kucera, M., and Chen, M.-T., No-analog planktonic foraminiferal faunas in the glacial southern South China Sea: implications for the magnitude of glacial cooling in the western Pacific warm pool, Marine Micropaleontology 66:71–90, 2008.

8. Oard, M.J., Still another difficulty in using foraminifera to reconstruct secular paleohistories, J. Creation 32(2):11–12, 2018.

9. Oard, M.J., Ice ages: the mystery solved? part II: the manipulation of deep-sea cores, CRSQ 21(3):125–137, 1984.