마리오 J. 몰리나

3. CFCs와 오존층 파괴 연구

몰리나는 1973년 박사후 연구원으로 F. 셔우드 롤랜드 교수의 연구실에 합류했다. 이곳에서 몰리나는 방사성 과정으로 인해 과도한 병진 에너지를 가진 원자의 화학적 성질을 연구하는 "고온 원자" 화학에 대한 롤랜드의 선구적인 연구를 이어갔다.^[31][32] 이 연구는 곧 냉매, 에어로졸 스프레이, 플라스틱 폼 제조에 사용되는, 겉보기에는 무해한 가스인 염화플루오린화탄소(CFCs)에 대한 연구로 이어졌다.^[33] CFCs는 인간 활동에 의해 배출되었으며 대기 중에 축적되는 것으로 알려졌다. 몰리나가 제기한 기본적인 과학적 질문은 "이전에는 존재하지 않던 것을 사회가 환경에 배출하는 것은 어떤 결과를 초래하는가?"였다.^[32]

롤랜드와 몰리나는 이전에 CFCs와 유사한 화합물을 연구한 적이 있었다. 그들은 오존, CFCs, 대기 조건에 대한 기본적인 과학적 지식과 컴퓨터 모델링을 결합하여 CFC 오존 고갈 이론을 개발했다. 먼저 몰리나는 CFCs가 어떻게 분해될 수 있는지 파악하려고 했다. 대기 하층에서는 비활성이었다. 몰리나는 대기 중으로 방출된 CFCs가 다른 과정으로 분해되지 않으면 지속적으로 더 높은 고도로 상승할 것이라는 것을 깨달았다. 대기 상층부에서는 다른 조건이 적용된다. 성층권의 가장 높은 층은 태양의 자외선에 노출된다. 성층권 상층부에 떠 있는 얇은 오존층은 그 유형의 방사선으로부터 대기 하층부를 보호한다.^[33]

몰리나는 산소 분자를 분해하는 것으로 알려진 자외선 광자가 CFCs도 분해하여 염소 원자를 포함한 여러 생성물을 성층권으로 방출할 수 있다고 이론화했다. 염소 원자(Cl)는 라디칼이다. 즉, 짝을 이루지 않은 전자를 가지고 있으며 반응성이 매우 높다. 염소 원자는 오존 분자(O₃)와 쉽게 반응하여 산소 원자 하나를 제거하고 O₂와 일산화 염소(ClO)를 남긴다.^[33][34]

:Cl· + O₃ → ClO· + O₂

ClO 또한 라디칼이며, 다른 오존 분자와 반응하여 두 개의 O₂ 분자와 Cl 원자를 방출한다.

:ClO· + O₃ → Cl· + 2O₂

라디칼 Cl 원자는 이 일련의 반응에 의해 소모되지 않으므로 시스템에 남아 있다.^[33][34]

몰리나와 롤랜드는 CFCs의 이러한 분해로 생성된 염소 원자가 오존 파괴의 지속적인 촉매 역할을 할 것이라고 예측했다. 그들은 관련된 양을 계산했을 때, CFCs가 성층권의 오존층에 심각한 피해를 줄 수 있는 연쇄 반응을 시작할 수 있다는 것을 깨달았다.^[38][31][32]

1974년, 캘리포니아 대학교 어바인의 박사후 연구원이었던 몰리나와 F. 셔우드 롤랜드는 네이처지에 공동으로 논문을 게재하여 성층권 오존층에 대한 CFCs의 위협을 강조했다.^[35] 당시 CFCs는 화학 추진제 및 냉매로 널리 사용되었다. 몰리나와 롤랜드는 이 짧은 "네이처" 논문에 이어 미국 원자력 위원회(AEC)를 위해 150페이지 분량의 보고서를 작성했으며, 이 보고서는 1974년 9월 미국 화학회의 애틀랜틱 시티 회의에서 공개되었다. 이 보고서와 그들이 CFCs의 대기 배출을 전면 금지할 것을 촉구한 ACS가 조직한 기자 회견은 전국적인 주목을 받았다.^[36]

롤랜드와 몰리나의 연구 결과는 상업 제조업체와 화학 산업 단체에 의해 반박되었으며, 행동의 필요성에 대한 대중적 합의는 1976년 국립 과학 아카데미에서 과학 검토를 발표하면서 비로소 나타나기 시작했다. 롤랜드와 몰리나의 연구는 1985년 조셉 C. 파먼과 그의 공동 저자가 "네이처"지에 발표한 남극 성층권 오존의 장기적인 감소에 대한 증거에 의해 더욱 뒷받침되었다. 지속적인 연구를 통해 1987년 56개국에서 몬트리올 의정서(CFC 생산 및 사용 감축 협정)를 채택하게 되었고, 에어로졸 캔과 냉장고에서 CFCs를 전 세계적으로 제거하기 위한 추가적인 조치가 취해졌다. 이 의정서를 통해 대기 중으로 배출되는 CFCs의 양이 현저히 감소했으며, 오존 고갈 속도를 늦추고 기후 변화까지 둔화시켰다.^[37][71] 몰리나는 이 연구로 1995년 파울 요제프 크뤼천 및 F. 셔우드 롤랜드와 함께 노벨 화학상을 공동 수상했다.^[38] 인용문에서는 그와 공동 수상자들이 "대기 화학, 특히 오존의 형성 및 분해에 관한 연구"를 인정했다.^[39]

이후 1985년, 조셉 파먼이 남극 오존층에 구멍을 발견한 후, 마리오 몰리나는 연구팀을 이끌고 남극의 급격한 오존 고갈 원인을 추가로 조사했다. 그 결과 남극의 성층권 조건이 염소 활성화에 이상적이며, 이는 궁극적으로 오존 고갈을 유발한다는 것이 밝혀졌다.^[10]

4. 사회 활동

몰리나는 교황청 과학 아카데미, 미국 국립 과학 아카데미, 약학 협회의 회원이며, 여러 환경 단체의 위원 및 대통령 직속 과학 위원회 등 여러 위원회의 멤버이다.

소행성 9680 몰리나는 그의 이름을 따서 명명되었다.

1999년 옥스퍼드 대학교 출판국의 ''옥스퍼드 과학자 사전''에 몰리나에 관한 짧은 전기가 게재되었다.

엔리케 페냐 니에토 멕시코 대통령의 기후 정책 고문을 맡고 있다.

5. 수상 경력

몰리나는 염화플루오린화탄소(CFCs)가 오존층 파괴에 미치는 역할을 발견한 공로로 1995년 파울 요제프 크루첸, F. 셔우드 롤랜드와 함께 노벨 화학상을 수상하는 등 수많은 상과 영예를 안았다.^[1]

소행성 9680 몰리나는 그의 이름을 따서 명명되었다.^[52]

6. 명예 학위

몰리나는 30개 이상의 명예 학위를 받았다.^[14]

7. 개인사

몰리나는 멕시코 시티에서 변호사이자 외교관이었던 로베르토 몰리나 파스켈과 레오노라 엔리케스 데 몰리나의 아들로 태어났다. 1965년 멕시코 국립 자치 대학교에서 화학 공학 학사 학위를 받았으며, 1967년 독일의 프라이부르크 대학교에서 석사 학위를, 1972년 미국의 캘리포니아 대학교 버클리에서 화학 박사 학위를 받았다.

1973년 7월 동료 화학자 루이사 Y. 탄과 결혼했다. 그들은 몰리나가 캘리포니아 대학교 버클리에서 박사 학위를 취득하는 동안 만났다. 그들은 그 해 가을에 캘리포니아주 어바인으로 이사했다.^[67] 2005년에 이혼했다.^[71] 루이사 탄 몰리나는 현재 캘리포니아주 라호야에 있는 몰리나 에너지 및 환경 전략 연구 센터의 수석 과학자이다.^[68] 그들의 아들 펠리페 호세 몰리나는 1977년에 태어났다.^[11][69] 2006년 2월에 두 번째 부인 과달루페 알바레스(Guadalupe Álvarez^es)와 결혼했다.^[11]

심근 경색으로 2020년 10월 7일에 77세의 나이로 멕시코 시티에서 사망했다.^[70][71]

8. 저서·논문

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