노던 애리조나 대학교Northern Arizona University 제공

과학자들은 오랫동안 나무 나이테tree rings를 이용해 고대 태양 폭풍, 즉 태양에서 방출되는 고에너지 입자의 드문 폭발로 위성, 전력망, 전 세계 통신 시스템이 마비될 수 있는 현상을 연구한다.

이러한 입자들이 지구 대기에 충돌하면 방사성 탄소 형태인 14C가 생성되고, 나무는 이를 흡수하여 목재에 저장한다.

New Phytologist에 발표된 한 연구에 따르면 모든 나무가 이 탄소를 같은 방식으로 기록하지는 않는다.

이러한 생물학적 차이를 이해하는 것은 지구의 극한 우주 날씨 역사를 해석하는 데 핵심적이다.

나무 생물학tree biology이 기록을 어떻게 형성하는가

노던 애리조나 대학교 연구진이 공동 저술한 이 연구는 나무가 탄소를 흡수, 저장, 사용하는 방식과 이러한 과정이 과거 태양 폭풍solar storms (미야케 사건Miyake events)으로 남은 방사성 탄소 “급증spikes”의 시기와 강도에 어떻게 영향을 미치는지 살펴본다.

“나이테는 지구 역사를 읽는 가장 좋은 도구 중 하나이지만 완벽한 도구는 아니다”고 논문 주저자 웨스트 버지니아 대학교 에이미 헤슬Amy Hessl 박사는 말했다.

“이 논문은 나무 생물학이 나이테가 들려주는 이야기를 어떻게 형성하는지 보여줍니다.”

현대에 측정된 어떤 것보다 훨씬 강력했던 이 고대 태양 폭풍의 증거는 전 세계 나무 나이테에서 발견된다.

이전에는 나무와 종 사이 미세한 차이 때문에 사건의 정확한 발생 시기나 강도를 파악하기 어려웠다.

나무 나이테가 종별로 다른 이유

이 연구는 그 이유를 설명한다.

나무는 대기 중 탄소를 즉시 목재로 전환하지 않는다.

대신, 탄소를 몇 달 또는 몇 년 동안 저장한 후 사용한다.

나무 종마다 생장 시기와 서식 기후가 다르고, 저장된 탄수화물을 관리하는 방식도 다르다.

이러한 생물학적 특성으로 인해 나이테에 방사성 탄소가 나타나는 방식이 달라진다.

이를 통해 과학자들은 태양 폭풍의 발생 시기와 강도를 더 정확하게 파악할 수 있으며, 과거 사건을 더욱 정확하게 재구성할 뿐만 아니라 미래 태양 폭풍의 강도를 예측하는 데에도 도움을 줄 수 있다.

“나무가 대기에서 탄소를 흡수하고, 미래를 위해 저장하고, 새로운 목재를 만드는 데 사용하는 방식을 이해하는 것은 매우 중요하다”고 노던 애리조나 대학교(NAU) 생태계 과학 및 사회 센터와 생물 과학과 마리아 카본Mariah Carbone 부교수(이 논문의 마지막 저자)는 말했다.

“생물학적 특성이 대기 신호가 얼마나 정확하게 보존되는지를 결정합니다.”

탄소 연대 측정의 새로운 가능성

이번 연구는 다른 분야에서도 탄소 연대 측정법을 활용할 수 있는 가능성을 열어준다.

“태양 폭풍과 태양 물리학에 대한 이해를 높이는 한 가지 방법이 나무의 성장 과정을 더 잘 이해하는 것이라는 사실은 놀랍습니다. 이는 방사성 탄소 연대 측정법을 개선하는 데 매우 중요합니다”

에코스Ecoss 및 정보학, 컴퓨팅 및 사이버 시스템 학부 앤드류 리처드슨Andrew Richardson 석좌교수는 말했다.

“이번 연구는 고고학을 비롯한 여러 분야에서 탄소 연대 측정법을 적용하는 데 중요한 의미를 지닙니다. 또한 나이테의 방사성 탄소를 이용하여 대기 중 방사성 탄소의 역사적 패턴을 재구성하는 데에도 활용될 수 있습니다.”

극심한 폭풍이 오늘날 우리에게 주는 의미

이번 연구는 과거 태양 폭풍이 얼마나 극심했을지, 그리고 유사한 사건이 오늘날 기술에 의존하는 우리 사회에 어떤 의미를 가질 수 있는지를 연구하는 대규모 프로젝트 일환이다.

현대의 위성, 통신망, 그리고 우주비행사들은 수천 년 전 나무에 흔적을 남긴 것과 같은 종류의 입자 폭풍에 취약하다.

Publication details
Amy E. Hessl et al, Carbon uptake, storage, and allocation patterns contribute to blurring of annual14Csignals in tree rings, New Phytologist (2026). DOI: 10.1111/nph.70868

Journal information: New Phytologist