보스토크호

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1. 개요
2. 역사
- 2.1. 발견
- 2.2. 탐사
3. 지형
4. 환경
5. 생명체
6. 연구 및 오염 논란
참조

1. 개요

보스토크호는 남극 대륙의 보스토크 기지 근처에 위치한 거대한 담수 호수로, 약 4km 두께의 얼음 아래에 갇혀 있다. 1960년대부터 1970년대에 걸쳐 빙상 투과 레이더 조사를 통해 존재가 확인되었으며, 1990년대 이후 러시아, 프랑스, 미국의 공동 연구팀에 의해 탐사가 이루어졌다. 호수에서는 극호성 미생물이 발견되었으며, 조석 현상과 섬의 존재가 확인되기도 했다. 2012년에는 호수 표면 근처 얼음 샘플을 채취하였으나, 프레온과 케로신으로 인한 오염 논란이 있었다. 2013년에는 3,800m 깊이까지 굴착하여 호수에 도달했으며, 생명체 존재 여부와 오염 문제에 대한 연구가 진행 중이다.

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보스토크호
기본 정보
레이다 위성 사진
다른 이름	(러시아어)
위치	남극
호수 유형	고대 호수, 빙저 지구대 호수
지리
유입	(정보 없음)
유출	(정보 없음)
유역	(정보 없음)
최대 깊이	~
수량	±
체류 시간	13,300년
해안선	(정보 없음)
표고	약
섬	1개
도시	보스토크 기지
탐사 및 연구
최초 발견	안드레이 카피차
러시아 드릴 탐사	2012년 2월 6일
물 회수 성공	2013년 1월 15일

2. 역사

호수의 이름은 인근에 위치한 러시아의 보스토크 기지에서 유래했으며, 이는 러시아어로 "동쪽"을 의미한다. 호수의 존재 가능성은 1959년부터 1964년까지 기지 아래 얼음 두께를 측정한 소련의 지리학자 안드레이 카피차에 의해 처음 제기되었다. 이후 1993년, 러시아와 영국의 과학자들이 ERS-1 위성의 레이저 측정 데이터를 통해 호수의 존재를 공식적으로 확인했다.

2012년 2월 5일, 러시아 과학자 팀은 3768m 깊이까지 얼음을 시추하여 마침내 호수 표면에 도달했다.^[77] 이듬해인 2013년 1월 10일, 3406m 깊이에서 첫 번째 호수 얼음 샘플을 채취하는 과정에서 시추공 내부의 압력 변화로 호수 물이 솟아올랐다. 이 과정에서 시추공 동결 방지를 위해 사용된 프레온과 케로신이 호수 물과 섞이는 오염 문제가 발생하기도 했다.^[77]

2. 1. 발견

호수의 이름은 보스토크 기지의 이름을 따서 지어졌는데, 이는 러시아어로 "동쪽"을 의미하며 기지와 호수가 동남극에 위치한다는 사실을 반영한다. 이 기지 이름 자체는 19세기 초 남극을 발견한 러시아 탐험가 파비안 고틀리브 폰 벨링스하우젠 제독이 항해했던 900톤급 군함 ''보스토크''(Восток)를 기념하기 위한 것이다.^[3]

남극 빙상 아래에 담수가 존재할 것이라는 아이디어는 19세기 말 러시아 과학자 표트르 크로포트킨에 의해 처음 제안되었다.^[13] 그는 수천 미터 두께 얼음의 엄청난 압력이 빙상 바닥의 녹는점을 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 지점까지 낮출 수 있다고 이론화했다. 이 이론은 1967년 관련 주제로 박사 학위 논문을 쓴 러시아 빙하학자 이고르 조티코프에 의해 더욱 발전되었다.^[14]

실질적인 발견의 첫 단계는 러시아 지리학자 안드레이 카피차가 소련 남극 탐험대의 일원으로 1959년과 1964년에 보스토크 기지 주변에서 실시한 지진파 탐사를 통해 빙상의 두께를 측정하면서 시작되었다.^[14] 카피차는 이 탐사 결과를 바탕으로 이 지역 얼음 아래에 거대한 호수가 존재할 가능성을 처음으로 제기했다.^[15]^[16]

이후 1960년대 후반부터 1970년대 초반에 걸쳐 남극 상공에서 영국 과학자들이 수행한 항공 빙하 투과 레이더 조사에서 얼음 아래 액체 상태의 담수 존재를 시사하는 특이한 레이더 신호가 감지되었다.^[17] 1991년, 런던 대학교 멀라드 우주 과학 연구소의 원격 감지 전문가 제프 리들리는 ERS-1 위성의 고주파 레이더를 남극 빙모 중앙으로 향하게 하여 데이터를 수집했다. 이 데이터는 1973년 영국 조사 결과를 재확인했으며,^[18] 이 새로운 연구 결과는 1993년 ''빙하학 저널''에 발표되었다. 우주 기반 레이더 관측을 통해 이 지하 호수가 세계에서 가장 큰 호수 중 하나이며, 남극 대륙에 존재하는 약 140개의 빙저호 중 하나임이 밝혀졌다.

1996년, 러시아와 영국 과학자들은 항공 빙하 투과 레이더 영상 관측과 우주 기반 레이더 고도계 측정 등 다양한 데이터를 종합하여 호수의 윤곽을 그려냈고, 그 발견 사실을 과학 저널 ''네이처''에 공식적으로 발표했다.^[19] 이 연구를 통해 호수는 3km가 넘는 두꺼운 얼음층 아래에 막대한 양의 액체 상태 물을 포함하고 있으며, 평균 10km 길이의 빙하 동굴이 최소 22개 존재한다는 사실이 확인되었다.^[20]

1998년에는 보스토크 기지에서 연구하던 러시아, 프랑스, 미국의 공동 연구팀이 세계에서 가장 깊은 3628m 지점까지 얼음 코어를 시추하고 분석했다. 호수 바로 위에서 채취된 얼음 샘플은 약 42만 년 전에 형성된 것으로 밝혀져, 호수가 최소 50만 년에서 100만 년 동안 외부와 격리된 채 얼음 아래 갇혀 있었음을 시사했다. 당시 연구팀은 호수 오염 가능성을 우려하여 빙상과 호수 표면 사이 경계면에서 약 120m 위 지점에서 코어 시추 작업을 중단했다.

2005년 4월, 독일, 러시아, 일본 연구자들은 호수에 조석 현상이 존재한다는 사실을 발견했다. 태양과 달의 위치 변화에 따라 호수 표면이 1~2 cm 가량 상승 및 하강하는 것으로 나타났으며, 이러한 표면 변동이 호수 내 물을 순환시켜 미생물 생존에 필요한 환경을 조성하는 데 기여할 수 있을 것으로 추정된다. 같은 해 5월에는 호수 중앙부에 섬이 존재한다는 사실도 밝혀졌다.^[21]

2006년 1월, 컬럼비아 대학교 연구팀은 보스토크 호보다 작은 규모의 빙저호 두 개(90도 동쪽 호수와 소베츠카야 호수)를 추가로 발견했다고 발표했다.^[22] 이와 관련하여 극지 관측 및 모델링 센터의 빙하학자들은 남극의 여러 지하 호수들이 지하 강 네트워크를 통해 적어도 일시적으로 서로 연결되어 있을 가능성을 제기했다.^[36] 각 호수의 수압 차이로 인해 거대한 지하 강이 갑자기 형성되어 얼음을 뚫고 대량의 물을 이동시킬 수 있다는 것이다.^[36]

2012년 2월 5일, 러시아 과학자 팀은 마침내 3768m 깊이까지 아이스코어를 시추하여 호수 표면에 도달하는 데 성공했다.^[77] 2013년 1월 10일에는 3406m 깊이에서 첫 번째 호수 얼음 코어 샘플을 채취했지만, 이 과정에서 시추공 아래의 호수 물이 압력에 의해 솟아오르면서 시추공 동결 방지를 위해 사용된 프레온 및 케로신과 섞이는 사고가 발생하기도 했다.^[77] 이후 2013년 2월 8일, 러시아 북극 및 남극 과학 연구소(상트페테르부르크)는 조사팀의 드릴이 약 3800m 깊이까지 굴착하여 마침내 호수 본체에 도달했음을 공식 발표했다. 이는 1989년 시추 시작 이후 처음으로 호수 자체에 직접 도달한 성과였다.

2. 2. 탐사

빙하 코어 - 보스토크 기지에서 드릴로 채취했으며 배경에 기지가 보인다.

남극 빙상 아래에 담수가 있을 것이라는 생각은 19세기 말 러시아 과학자 표트르 크로포트킨이 처음 제안했다.^[13] 그는 수천 미터 두께의 얼음 무게가 가하는 압력 때문에 빙상 바닥의 녹는점이 낮아져 얼음이 물 상태로 존재할 수 있다고 보았다. 이 이론은 1967년 러시아 빙하학자 이고르 조티코프가 박사 학위 논문을 통해 더욱 발전시켰다.^[14]

소련의 지리학자 안드레이 카피차는 1959년부터 1964년까지 소련 남극 탐험대의 일원으로 보스토크 기지에서 지진파 탐사를 통해 빙상 두께를 측정하면서 처음으로 지하 호수의 존재 가능성을 제기했다.^[14]^[15] 이후 연구를 통해 그의 가설은 확인되었다.^[16]

1960년대 후반부터 1970년대 초, 남극 상공에서 항공 빙하 투과 레이더 조사를 수행하던 영국 과학자들은 얼음 아래 액체 상태의 담수 존재를 암시하는 특이한 레이더 신호를 감지했다.^[17] 1991년, 런던 대학교 멀라드 우주 과학 연구소의 원격 감지 전문가 제프 리들리는 ERS-1 위성의 고주파 배열을 남극 빙모 중앙으로 향하게 하여 데이터를 수집했다. 이 데이터는 1973년 영국의 조사 결과를 재확인했으며,^[18] 1993년 ''빙하학 저널''에 발표되었다. 같은 해 러시아와 영국의 과학자들도 ERS-1 레이저 측정기를 통해 호수의 존재를 다시 한번 확인했다. 우주 기반 레이더 관측 결과, 이 지하 호수는 세계에서 가장 큰 호수 중 하나이며 남극에 있는 약 140개의 지하 호수 중 하나임이 밝혀졌다. 러시아와 영국 과학자들은 항공 빙하 관통 레이더 영상과 우주 기반 레이더 고도 측정 등 다양한 데이터를 통합하여 호수의 윤곽을 그렸고, 1996년 6월 20일 과학 저널 ''네이처''에 그 발견을 공식 발표했다.^[19] 호수는 3km가 넘는 두꺼운 얼음 아래에 있으며, 평균 길이가 10km에 달하는 액체 상태의 물을 포함한 빙하 동굴이 최소 22개 있는 것으로 확인되었다.^[20]

1998년, 보스토크 기지에서 연구하던 러시아, 프랑스, 미국의 공동 연구팀은 길이 3623m에 달하는 세계에서 가장 긴 빙하 코어 중 하나를 시추했다.^[43] (다른 자료에서는 3628m로 언급되기도 한다.) 호수 표면 근처에서 채취한 얼음 샘플은 약 42만 년 전의 것으로 추정되었으며, 이는 호수가 약 1,500만 년 전 얼음 시트가 형성된 이후 외부와 차단되었을 가능성을 시사한다.^[43] 당시 시추 작업은 호수 오염을 방지하기 위해, 얼음과 호수 물의 경계로 예상되는 지점에서 약 100m (또는 120m) 위에서 의도적으로 중단되었다.^[43]^[18] 이는 시추공 붕괴를 막기 위해 사용된 60톤 가량의 프레온과 등유(케로신)가 호수로 유입되는 것을 막기 위한 조치였다.^[18] 이 코어에서 극호성 미생물이 발견될 가능성이 제기되었는데, 이는 호수 물이 생명체를 유지할 수 있음을 시사하며, 약 50만 년 전부터 고립된 독특한 박테리아 유전자 풀이 존재할 수 있다는 기대를 낳았다.^[44]

2005년 4월, 독일, 러시아, 일본 연구자들은 호수에 조석 현상이 있음을 발견했다. 태양과 달의 위치에 따라 호수 표면이 1~2cm 가량 오르내리는데, 이는 미생물 생존에 필요한 물 순환에 영향을 줄 수 있을 것으로 추측된다. 같은 해 5월에는 호수 중앙에서 섬이 발견되었다.^[21] 2006년 1월에는 컬럼비아 대학교 연구자들이 보스토크 호보다 작은 두 개의 지하 호수(90도 동쪽과 소베츠카야)를 추가로 발견했다고 발표했다.^[22] 극지 관측 및 모델링 센터의 빙하학자들은 남극의 지하 호수들이 지하 강 네트워크로 연결되어 있을 가능성을 제기했으며, 수압 차이로 인해 거대한 지하 강이 갑자기 형성되어 물이 이동할 수 있다고 보았다.^[36]

2011년 1월, 러시아 남극 탐험대장 발레리 루킨은 호수 표면까지 약 50m의 얼음만 남았다고 발표하며, 남은 구간은 "깨끗한" 실리콘 오일을 사용하는 새로운 열 드릴로 시추할 계획이라고 밝혔다.^[5]^[45] 계획은 드릴의 센서가 물을 감지하면 시추를 멈추고 드릴을 회수하여, 아래쪽의 압력 감소로 호수 물이 시추공으로 올라와 얼게 만든 뒤, 다음 해 여름에 이 얼음 샘플을 채취하는 것이었다.^[46]^[5]^[48] 시추는 2011년 2월 5일, 3720m 깊이에서 남극 겨울이 시작되기 전에 중단되었다.^[47]

러시아 팀은 2012년 1월 시추를 재개하여, 마침내 2012년 2월 5일(또는 6일), 3768m 깊이에서 호수 표면에 도달했다.^[77]^[8]^[49] 연구팀은 계획대로 솟아오른 호수 물이 시추공 내에서 얼도록 두었고, 몇 달 후 이 얼음 코어 샘플을 채취하여 분석을 위해 프랑스 그르노블의 연구소로 보냈다. 하지만 2013년 1월 10일, 3406m 깊이에서 첫 얼음 성분을 채취하는 과정에서 호수 물이 솟아올라 방빙용으로 사용된 프레온, 등유(케로신)와 섞이는 오염 문제가 발생하기도 했다.^[77] 러시아 북극 및 남극 과학 연구소는 2013년 2월 8일, 자국 조사대가 빙상을 약 3800m까지 굴착하여 1989년 시추 시작 이후 처음으로 드릴이 호수에 도달했다고 공식 발표했다.

3. 지형

보스토크 호는 러시아의 보스토크 기지 근처, 남위 77도, 동경 105도 지점의 빙상 아래 약 4km 깊이에 위치해 있다.^[25] 이 호수는 감부르체프 산맥(빙하 아래의 산맥)과 돔 C 지역 사이의 수백 킬로미터 폭의 대륙 충돌 지대 내에 자리 잡은 50km 폭의 구조적 특징이다.^[25] 호수의 존재는 1960년대 후반부터 70년대 초반에 걸쳐 실시된 상공에서의 빙상 투과 레이더 조사를 통해 처음 확인되었다.

호수의 가장 넓은 곳은 폭이 40km, 길이는 250km에 달하며, 총 면적은 14000km²로, 이는 일본의 비와호의 20배가 넘는 크기이다. 총 저수량은 5400km³로 추정되며, 이는 담수로 이루어져 있다. 호수는 두 개의 주요 수분(수심이 깊은 곳)으로 나뉘어 있으며, 이들을 분리하는 능선 부근의 수심은 약 200m, 북쪽 수분의 수심은 약 400m, 남쪽 수분의 수심은 약 800m로 추정된다. 2005년 5월, 호수 중앙에는 이 두 수분을 분리시키는 섬이 하나 있음이 발견되었다.

호수의 평균 수온은 -3°C로, 일반적인 담수의 빙결 온도보다 낮지만, 위를 덮고 있는 두꺼운 빙상의 무게에 의한 높은 압력 때문에 액체 상태를 유지하고 있다. 물은 압력이 높아지면 어는점이 낮아지는 특성이 있다. 또한, 호수 바닥의 지열에 의해 물이 데워지고, 두꺼운 빙상이 단열재 역할을 하여 액체 상태를 유지하는 데 기여하는 것으로 추정된다. 호수 물 아래에는 약 70m 두께의 퇴적물 층이 존재하며, 이는 빙상 형성 이전 남극 대륙의 기후와 생명체에 대한 정보를 담고 있을 가능성이 있다.^[18]^[26]

2005년 4월, 독일, 러시아, 일본의 공동 연구를 통해 이 호수에 조석력이 작용한다는 사실이 밝혀졌다. 태양과 달의 위치 변화에 따라 호수 표면이 1~2 cm 정도 변동하는 것으로 나타났다. 이러한 수면 변동은 호수 내부의 물 순환을 유도하는 펌프 역할을 할 수 있을 것으로 추측된다.

4. 환경

보스토크호의 환경은 목성의 위성 유로파의 얼음 지각 아래 환경과 유사할 것으로 추측된다.^[5] 호수는 두꺼운 남극 빙상 아래 약 4km 깊이에 위치하며, 지구상에서 관측된 가장 낮은 자연 온도인 -89°C가 1983년 7월 21일 인근 보스토크 기지에서 기록되었다.^[5]

호수의 평균 수온은 약 -3°C로, 물의 일반적인 어는점보다 낮지만 액체 상태를 유지한다.^[28] 이는 호수 위를 덮고 있는 두꺼운 얼음의 무게로 인해 약 345 bar에서 355 bar에 달하는 높은 압력이 가해지기 때문이다.^[28]^[35] 또한, 지구 내부의 지열이 호수 바닥을 데우고,^[29]^[30]^[31] 두꺼운 얼음층이 외부의 차가운 온도로부터 호수를 단열하는 효과도 액체 상태 유지에 기여한다.^[5]

호수의 물은 약 1,500만 년 전에 얼음 아래 갇힌 것으로 추정되며,^[5] 지속적인 순환 과정을 겪는다. 물은 계속 얼어붙어 빙상의 움직임에 의해 제거되고, 다른 부분에서 녹은 물로 대체되는데, 이로 인해 호수 전체 물이 교체되는 데 걸리는 시간(평균 유효 체류 시간)은 약 13,300년으로 추정된다.^[27] 2005년 4월에는 독일, 러시아, 일본 연구진이 호수에 조석력이 작용하여 태양과 달의 위치에 따라 수면이 약 12mm 정도 변동한다는 사실을 발견했다.^[37]^[38]

보스토크호는 빈영양 환경이지만, 산소와 질소가 과포화 상태일 것으로 예상된다.^[32]^[33] 물 1kg당 측정된 질소와 산소의 양은 2.5L에 달하며,^[34] 이는 지구 표면의 일반적인 담수 호수보다 약 50배 높은 수치이다. 이러한 높은 가스 농도는 빙상의 엄청난 무게로 인한 고압 때문으로 추정된다.^[35] 용해된 가스 외에도 산소와 다른 가스들은 고압 환경에서 형성되는 클라트레이트 수화물이라는 얼음 구조 안에 갇혀 존재한다.^[36]^[34]

호수 동쪽 해안에는 105 km x 75 km 넓이에 걸쳐 1 마이크로테슬라의 자기 이상이 관측되었는데, 연구자들은 이 지역의 지각이 얇아져서 발생하는 현상일 수 있다고 추측한다.^[39]

호수는 완전한 어둠 속에 있고, 고압과 높은 산소 농도 등 극한 환경 조건을 가지고 있어, 만약 유기체가 존재한다면 매우 독특하게 진화했을 가능성이 제기된다.^[18]^[34] 실제로 호수에서 채취한 깊은 얼음 코어 시추 샘플에서 살아있는 ''Hydrogenophilus thermoluteolus'' 미생물이 발견되었으며,^[33]^[40] 이는 빙하 아래 호수를 둘러싼 기반암의 지열 활동을 이용하는 심해 생태계의 존재 가능성을 시사한다. 2013년 3월 8일, 러시아 과학자들은 과학계에 알려지지 않은 새로운 종류의 미생물을 발견했다고 발표하기도 했다. 2005년 5월에는 호수 중앙에 섬이 존재하며 이 섬이 호수를 나누어 양쪽의 생태계가 다를 수 있다는 가능성도 제기되었다. 이러한 극한 환경에서의 미생물 생존 가능성은 높은 압력, 지속적인 추위, 낮은 영양분, 높은 산소 농도, 햇빛 부재에도 불구하고 긍정적으로 평가되고 있다.^[33]^[41]

보스토크호의 환경과 생명체 존재 가능성은 외계 생명체 탐사에도 중요한 의미를 가진다. 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔켈라두스 역시 두꺼운 얼음 지각 아래에 액체 상태의 물을 가지고 있을 것으로 추정되기 때문에, 보스토크호에서 생명체가 확인된다면 이들 얼음 위성에서의 생명체 존재 가능성을 뒷받침하는 강력한 증거가 될 수 있다.^[33]^[42]

5. 생명체

보스토크호는 지구상의 다른 일반 호수보다 산소가 약 50배 높은 과포화 상태이며, 평균 수온은 -3°C 정도로 매우 낮다.^[28] 높은 압력(약 345bar ~ 355bar) 덕분에 영하의 온도에서도 물이 액체 상태를 유지하며, 완전한 어둠과 영양분이 부족한 빈영양 환경이다.^[32]^[33]^[35] 이러한 극한 환경은 유기체가 생존하기 위해 매우 높은 산소 스트레스를 극복해야 함을 의미한다.^[18]^[34] 또한, 태양과 달의 조석력 영향으로 호수 수면이 약 12mm 정도 변동하는 것으로 밝혀졌는데, 이는 물 순환에 영향을 줄 수 있다.^[37]^[38]

이러한 환경은 목성의 위성 유로파나 토성의 위성 엔켈라두스의 얼음 지각 아래 환경과 유사한 점이 있어, 보스토크호에서 생명체가 발견된다면 외계 생명체 존재 가능성에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있다.^[33]^[42] 호수 바닥의 지열이나 기반암의 지열 활동이 심해 생태계를 유지할 가능성도 제기된다.^[29]^[30]^[31]^[33]^[40]

실제로 보스토크호의 얼음 코어와 부착 빙하에서 미생물의 존재를 시사하는 여러 연구 결과가 발표되었다. 1999년 처음으로 미생물 증거가 보고된 이후,^[50]^[51] 스콧 O. 로저스가 이끄는 연구팀은 부착 빙하에서 다양한 박테리아와 곰팡이를 확인했다고 발표했다.^[52]^[53] 2013년에는 핵산(DNA, RNA) 분석을 통해 3,507개의 고유 유전자 서열을 발견했으며, 이 중 약 94%는 박테리아, 6%는 진핵생물에서 유래했다고 밝혔다.^[54]^[55] 발견된 유전자 서열은 호수, 해양, 토양, 빙하, 심해 등 다양한 환경에 서식하는 유기체들과 유사성을 보였으며, 호기성, 혐기성, 저온성, 고온성 등 다양한 대사 특성을 가진 생명체의 존재 가능성을 시사했다.^[54] 2020년 연구에서는 남극 연안에 서식하는 암초어(''Notothenia coriiceps'')와 97% 이상 유사한 rRNA 서열을 발견하여, 호수 내 어류 서식 가능성까지 제기되었다.^[56] 또한, 깊은 얼음 코어에서는 현존하는 표면 서식 종인 ''Hydrogenophilus thermoluteolus'' 미생물이 발견되기도 했다.^[33]^[40] 2013년 3월 8일, 러시아 과학자들은 기존에 알려지지 않은 새로운 종류의 미생물을 발견했다고 발표하기도 하였다.^[59]^[60]

그러나 이러한 발견들은 시추 과정에서의 오염 가능성 때문에 논란이 있다. 일부 과학자들은 1990년대 시추 작업 시 장비가 멸균되지 않았으며, 샘플이 외부 미생물이나 시추에 사용된 케로신 등으로 오염되었을 수 있다고 지적한다.^[57]^[58]^[61] 특히 러시아 연구팀이 발견했다고 주장한 미지의 박테리아 역시 케로신을 에너지원으로 사용하는 오염균일 수 있다는 비판이 제기되었다.^[61] 이에 대해 스콧 로저스 연구팀은 엄격한 통제 조치를 취했고, 발견된 유기체들이 호수의 극한 환경과 부합하며, 다른 지역(이리호) 샘플과의 비교 결과 오염과는 거리가 멀다고 반박했다.^[56]

결론적으로 보스토크호의 생명체 존재 여부를 명확히 밝히기 위해서는 오염되지 않은 깨끗한 물 샘플 확보가 필수적이다. 2015년 러시아 연구팀이 이를 시도했으나 기술적인 문제로 성공하지 못했고,^[62]^[63]^[64]^[65] 이후 연구는 자금 문제로 잠시 중단되기도 했다.^[66]^[67] 현재 러시아는 새로운 연구 시설을 건설하며 보스토크호 탐사를 계속 추진하고 있다.^[68]^[69]

6. 연구 및 오염 논란

보스토크호의 환경은 목성의 위성 유로파의 얼음 지각 아래 환경과 유사할 것으로 추측된다. 호수는 산소가 과포화 상태로, 일반적인 지구 호수보다 약 50배 높은 농도를 보인다. 이는 상층부 빙원이 산소 농도를 높였기 때문으로 여겨진다. 평균 수온은 약 -3°C이며, 높은 압력 덕분에 영하의 온도에서도 액체 상태를 유지한다. 2005년 4월, 독일, 러시아, 일본 공동 연구팀은 호수에 조석력이 작용하여 태양과 달의 위치에 따라 수면이 1cm에서 2cm 가량 변동한다고 발표했다. 이러한 수면 변동은 미생물 생존에 필요한 물 순환 펌프 역할을 할 수 있다. 같은 해 5월에는 호수 중앙에 섬이 발견되었으며, 이 섬으로 인해 호수가 분리되어 양측의 생태계가 서로 다를 것으로 추측된다.

보스토크 기지에서 연구원들은 1998년에 세계에서 가장 긴 빙하 코어 중 하나를 생산했다. 러시아, 프랑스, 미국의 공동 연구팀이 이 코어를 드릴로 채취하고 분석했으며, 길이는 3623m이다. 호수 상단 근처에서 채취한 코어의 얼음 샘플은 42만 년 전의 것으로 추정된다. 호수는 약 1,500만 년 전에 얼음 시트가 형성된 이후 표면과 차단되었을 것으로 추정된다. 코어 드릴링은 얼음 시트와 호수의 액체 수역 사이의 예상 경계선에서 대략 100m 위에서 의도적으로 중단되었다.^[43] 이는 굴착공이 무너지고 얼어붙는 것을 방지하기 위해 사용된 약 54431.10kg의 프레온(염화불화탄소) 및 등유로 호수가 오염되는 것을 막기 위함이었다.^[18]

이 코어, 특히 호수 물이 얼어붙어 얼음 시트 기저에 형성된 것으로 추정되는 얼음에서 극호성 미생물이 발견되었는데, 이는 호수 물이 생명체를 지탱한다는 것을 시사한다. 과학자들은 호수가 50만 년 전에 개발된 특성을 포함하는 고립된 미생물 유전자 풀을 가진 고대 박테리아를 위한 독특한 서식지를 가질 수 있다고 제안했다.^[44] 2013년 3월 8일, 러시아 과학자들이 과학계에 알려지지 않은 새로운 종류의 미생물을 발견했다고 발표하기도 하였다.

2011년 1월, 러시아 남극 탐험대장 발레리 루킨은 그의 팀이 물에 도달하기 위해 단 50m의 얼음을 더 드릴해야 한다고 발표했다.^[5] 연구원들은 그런 다음 나머지 부분을 드릴하기 위해 "깨끗한" 실리콘 오일 유체를 사용하는 새로운 열 드릴 헤드로 전환했다.^[45] 물 속으로 완전히 드릴링하는 대신, 열 드릴의 센서가 자유수를 감지하면 바로 위에서 멈출 것이라고 말했다. 그 시점에서 드릴은 멈추고 구멍에서 빼내야 했다. 드릴을 제거하면 그 아래의 압력이 낮아져 물이 구멍으로 들어가 얼어붙어 구멍 바닥에 얼음 플러그가 생성될 것이었다.^[46] 드릴링은 2011년 2월 5일 3720m 깊이에서 중단되었는데, 이는 연구팀이 남극 겨울이 시작되기 전에 얼음에서 벗어날 수 있도록 하기 위함이었다. 드릴링 팀은 2011년 2월 6일에 항공기로 떠났다.^[47]

계획에 따라, 다음 해 여름에 팀은 다시 드릴링하여 해당 얼음 샘플을 채취하고 분석할 예정이었다.^[5]^[48] 러시아는 2012년 1월 호수로의 드릴링을 재개하여 2012년 2월 6일 물의 상층 표면에 도달했다.^[8]^[49] 연구원들은 솟아오르는 호수 물이 구멍 안에서 얼어붙도록 허용했고, 몇 달 후 이 새로 형성된 얼음의 빙하 코어 샘플을 채취하여 분석을 위해 프랑스 그르노블에 있는 빙하학 및 환경 지구 물리학 연구소로 보냈다.

러시아와 프랑스 과학자들은 시추공에서 얼어붙은 보스토크 호수의 물에 대한 분자 DNA 연구를 수행해 왔으며, 수많은 DNA 라이브러리를 구축했다. 이는 과학자들이 어떤 종의 박테리아에 속하는지 식별할 수 있도록 하는 DNA 조각 모음이다. 지금까지 호수에서 채취한 샘플에는 물 1밀리리터당 약 1마이크로리터의 케로신이 포함되어 있으며, 이들은 이전에 드릴 비트와 케로신 드릴링 액체에 존재했던 박테리아로 오염되어 있다. 지금까지 과학자들은 255종의 오염 물질을 식별할 수 있었지만, 2012년 호수 표면에 처음 시추했을 때 어떤 국제 데이터베이스와도 일치하지 않는 미지의 박테리아를 발견했으며, 이것이 보스토크 호수의 독특한 서식 생물일 수 있다고 기대하고 있다.^[59]^[60] 그러나 같은 연구 기관의 연구 책임자인 블라디미르 코롤레프는 박테리아가 드릴링 과정에서 사용된 부동액인 케로신을 에너지원으로 사용하는 오염 물질일 수 있다고 말했다.^[61]
오염 논란과학계의 비판자들은 드릴링 액체에 오염되지 않은 호수 물의 깨끗한 샘플을 테스트할 수 있을 때까지는 가치 있는 정보를 얻을 수 없다고 주장한다. 오염 문제와 관계없이, 2013년 5월 러시아 보스토크 남극 기지의 드릴링 시설은 "국제 과학계의 러시아 남극 연구 성과 인정과 러시아 과학자들이 2012년 2월 5일에 수행한 빙하 아래 보스토크 호수 개방에 대한 독특한 작업의 결과"로 역사적인 기념물로 지정되었다.

2015년 1월, 러시아 언론은 러시아 과학자들이 부동액으로 오염되지 않은 약 1리터의 물을 수집하는 특수 50kg 프로브를 사용하여 보스토크 호수에 새로운 "깨끗한" 시추공을 만들었다고 보도했다.^[62]^[63] 사용된 드릴링 기술은 액체 물, 특히 깨끗한 샘플을 채취하는 데 적합하지 않은 것으로 드러났으며^[64] 결과는 보고되지 않았다.^[65] 물이 시추공 바닥 부분에서 30~40m 상승할 것으로 예상되었지만, 실제로는 호수에서 500m 이상 상승했다. 그해 10월에는 러시아 연방 정부의 자금 부족으로 인해 그 남극 여름에 작업이 중단되었다.^[66]^[67]

일부 환경 단체와 과학자들은 온수 시추가 환경 영향을 더 적게 미칠 것이라고 주장하며 이 시추 프로젝트에 반대해 왔다.^[70] 주요 우려는 러시아가 시추공이 다시 얼어붙는 것을 방지하기 위해 사용한 부동액으로 호수가 오염될 수 있다는 것이다. 지금까지 보스토크 호 위의 얼음에 약 54431.10kg의 이러한 화학 물질이 사용되었다.^[18] 미국 국립 연구 위원회의 과학자들은 보스토크 호에 미생물 생물이 존재한다고 가정해야 하며, 그토록 오랜 격리 후에 호수의 생명체는 오염으로부터 엄격하게 보호해야 한다는 입장을 취했다.^[71]

특히 미국과 영국을 비롯한 다른 국가들은 온수 시추와 같은 더 깨끗한 기술이 사용 가능해질 때까지 러시아가 호수를 관통하지 않도록 설득하는 데 실패했다.^[72] 러시아는 운영을 개선했다고 주장하지만 이미 등유로 오염된 동일한 시추공을 계속 사용하고 있다.^[73] 러시아 남극 탐험대의 책임자인 발레리 루킨에 따르면, 상트페테르부르크 핵물리 연구소의 연구원들이 호수에 침입했을 때 호수가 오염되지 않도록 보장하는 새로운 장비를 개발했다.^[5] 루킨은 남극 조약 시스템의 다른 서명국들에게 시추가 호수에 영향을 미치지 않을 것이라고 거듭 안심시키며, 돌파 시 물이 시추공 위로 솟아올라 얼어붙어 다른 액체를 밀봉할 것이라고 주장했다.^[74]

일부 환경 단체들은 이러한 주장에 대해 여전히 설득당하지 않고 있다. 남극 및 남극해 연합은 이러한 방식의 시추가 보스토크 호와 남극의 다른 빙하 호수(일부 과학자들은 보스토크 호와 연결되어 있다고 확신)를 위협하는 심각하게 잘못된 단계라고 주장했다.^[14] 이 연합은 "보스토크 호 관통이 환경적으로 타당한지 재검토하기 전에 더 작고 더 고립된 호수를 관통하기 위해 다른 국가와 협력하는 것이 훨씬 더 바람직할 것이다. 우리가 현명하다면, 호수가 제때에 그 비밀을 드러내도록 할 것이다."라고 주장했다.^[14]

루킨은 온수 시추가 미생물 생물상에 훨씬 더 위험하며, 살아있는 종을 끓게 하고 호수의 전체 수층 구조를 방해할 것이라고 주장한다.^[75] 또한, 온수 시추는 러시아 탐험대가 원격 캠프에서 생산할 수 있는 것보다 더 많은 전력을 필요로 할 것이다.^[70] 그러나 러시아 팀이 얻은 물 샘플은 시추 유체로 심하게 오염되어 2017년 5월에 호수 물의 실제 화학적 및 생물학적 구성을 신뢰할 수 있는 데이터를 얻는 것이 현재 불가능하다고 보고했다.^[76]

2019년 러시아 정부는 러시아 억만장자 레오니드 미헬손의 부분적인 지원을 받아 보스토크 호수 연구 기지에 새로운 겨울 시설을 설치하라고 명령했다. 이 시설은 여름에는 35명, 겨울에는 15명을 수용할 수 있으며, 각각 200킬로와트 용량의 디젤 발전기 4대를 갖추게 된다. 133개의 모듈로 구성된 새로운 단지는 2021년 12월에 프로그레스 기지에 배달되었으며, 향후 4년 동안 보스토크 호수 연구 기지로 운송되어 설치될 예정이다.^[68]^[69]

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