동아사이언스

지난 1월 남태평양 국가 통가에서 발생한 대규모 화산 폭발을 분석한 국제 공동 연구진의 첫 보고서가 나왔다.  당시 화산 구름 높이가 초기 관측 결과보다 3배 더 높은 58km까지 치솟은 것으로 나타났다.

미국 샌타바버라 캘리포니아대(UC샌타바버라)는 통가에서 화산 폭발 규모가 컸던 원인은 해수면 아래에서 화산이 분출하면서 용암이 바닷물과 만나 막대한 수증기가 급격히 발생했다는 사실을 알아냈다고 29일(현지시간) 밝혔다.

지난 1월 15일 통가의 수도 누쿠알로파에서 86㎞ 떨어진 훙가퉁가섬에서 8분 동안 대규모 분화가 발생했다. 화산재와 화산가스가 만든 기둥 모양의 구름 높이가 당시 19.2㎞까지 솟구친 것으로 관측됐다. 분화 직후 쓰나미가 발생해 1만㎞나 떨어진 남미 대륙에도 피해를 입혔다.

이 화산은 인도 호주판에 위치한 토푸아 화산대에 있는 많은 화산 중 하나다. 하지만 평소 활동이 활발한 편은 아니었다. 그러나 화산이 폭발한 뒤 2시간 동안 분화가 격렬하게 일어났으며, 12시간 뒤에 분화가 멈춘 것으로 드러났다. 화산폭발 직후 약 2시간 동안은 지진도 기록됐다.

연구팀은 이날 화산 분화가 거대해진 건 전날의 분화 영향이 컸다고 분석했다. 이번 화산폭발은 지난해 12월 20일 분화부터 이어진다. 이 화산은 지난 2009년, 2014년, 2015년에 분화했으며, 2015년 분화를 통해 훙가통가하파이화산이 만들어졌다. 지난해 12월 이 화산이 분화한 뒤 수차례 작은 규모의 분화가 발생했으며, 지난 1월 14일에는 꽤 큰 규모의 분화로  화산 분출구를 포함한 가운데 부분이 해수면 아래로 가라 앉았다.

다음날인 15일 화산이 다시 폭발할 때 수중에서 분출된 뜨거운 용암이 바닷물을 기화시키면서 격렬한 폭발 현상들이 나타났다. 연구팀은 이를 마치 페트병에 들어있는 물과 압축공기를 단숨에 분출해 발사하는 물로켓과 같은 모습이었다고 비유했다.

연구팀은 당시 발생한 화산구름이 당초 예측인 19.2km보다 훨씬 높은 58㎞상공에 달했다고 밝혔다. 성층권을 지나 중간권까지 화산 구름이 올라간 것이다. 이는 현재까지 기록된 분연주 중 가장 높은 기록이다. 폭발 당시 엄청난 양의 번개도 동반됐다. 연구팀은 용암이 바닷물과 만나면서 입자로 파편화됐고, 이것이 대기 중으로 상승하며 작은 얼음 결정이 돼 번개를 일으키는 정전기 유도 현상을 유발했다고 추정했다.

이날 분출된 물질은 부피 약 1.9㎦, 무게 29억t으로 분석됐다. 연구팀은 분출 양은 많지 않았지만 분출 당시 에너지가 대기와 바다에 큰 영향을 끼쳤다고 봤다. 연구팀은 추가 연구를 통해 이 에너지로 인해 발생한 쓰나미가 어떻게 1만㎞나 이동했는지 분석할 예정이라고 밝혔다. 또 이번에 수집한 화산재를 통해 마그마의 유형과 묻혀 있는 양, 분출 시 기화된 바닷물의 양 등을 알아낼 계획이다.

이번 분석에는 미국 컬럼비아대, 휴스턴대, 남플로리다대, 중국해양대, 이탈리아 볼로냐대, 일본 훗카이도대가 참여했으며 국제학술지 ‘선진 지진연구 저널’ 18일자에 공개됐다. 

[서동준 기자 bios@donga.com]