통가 화산 폭발로 번개 19만 번 쾅쾅쾅...역사상 가장 강력했다 [핵잼 사이언스]

지난해 1월 분화한 해저화산인 훙가 통가-훙가 하파이(이하 통가 화산)가 수많은 과학적 연구성과를 쏟아내고 있다. 이번에는 당시 화산 분화 후 역대 지구상에서 가장 강력한 번개가 발생했다는 연구결과가 나왔다. 최근 미국 지질조사국(USGS)연구팀은 통가 화산 분화 후 총 19만 2000번의 번개가 발생했으며 이중 일부는 무려 30km 높이까지 도달했다는 논문을 학술지 ‘지구물리학연구회보’(Geophysical Research Letters) 최신호에 발표했다. 남태평양 섬나라 통가 수도 누쿠알로파 북쪽 65km 해역에 위치한 통가 화산은 지난해 1월 15일 대규모 분화를 일으켰다. 분화 순간 터져 나온 화산재와 가스는 순식간에 반경 주위를 뒤덮었으며 수분 뒤 누쿠알로파를 비롯한 통가 일대는 1m가 넘는 쓰나미에 휩쓸렸다.이 과정에서 일부 인명피해가 발생했으나 당시 통가 화산은 전세계 학자들에게 커다란 숙제를 제공했다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면 통가 화산은 역사상 가장 격렬한 분화를 일으켰는데, 마그마를 분출하면서 바닷물을 기화시켜 화산재, 가스 및 수천 톤 이상의 수증기로 이루어진 버섯 구름을 하늘로 날려 보냈다.

이번 USGS 연구팀은 기상위성 ‘고스 17호’(GOES-17)에 탑재된 정지궤도 번개지도작성도구(GLM·Geostationary Lightning Mapper)의 데이터를 바탕으로 분석한 결과 통가 화산 분화 당시 한번도 본 적 없는 초강력 뇌우가 발생했다고 밝혔다. 이 과정에서 19만 2000번의 번개가 발생됐으며 분당 2615번의 섬광으로 최고조에 달했다. 또한 번개 중 일부는 해발 30km 고도까지 도달했는데 이는 지금까지 측정된 번개 중 가장 높은 고도라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 USGS 화산학자 알렉사 반 이튼은 " 화산 폭발은 지구상의 다른 어떤 종류의 폭풍보다 더 극단적인 번개를 일으킬 수 있다는 것이 드러났다"면서 "화산 분출물이 이전에 관측했던 기상 뇌우의 영역을 훨씬 뛰어넘는 번개 조건을 만들 수 있다는 것을 알게됐다"고 밝혔다.

한편 통가 화산이 남긴 과학적 성과는 이외에도 많다. 앞서 지난해 영국 셰필드 대학 등 공동연구팀은 통가 화산의 폭발력이 61메가톤(Mt)에 달한다는 논문을 발표한 바 있다. 특히 연구팀은 그 결과를 핵폭탄과 비교해 눈길을 끌었다. 먼저 핵폭탄의 폭발력은 Mt 단위로 나타내는데 이는 TNT 폭약으로 쉽게 환산한 것이다. 곧 1Mt의 핵폭탄은 TNT 폭약 100만t의 폭발력을 의미한다. 연구팀이 추산한 통가 화산 61Mt의 폭발력은 인류 역사상 가장 수소폭탄이었던 ‘차르 봄바'(Tsar Bomba)를 넘어선다. 구소련이 지난 1961년 개발한 차르 봄바는 현재까지 성능 시험을 마친 것 중 가장 강력한 무기로 폭발력이 무려 50Mt에 달한다. 미국이 과거 히로시마에 떨어뜨린 원자폭탄 ‘리틀보이’ 보다 무려 3300배 이상 강한 수준.

또한 NASA 제트추진연구소는 당시 통가 화산 폭발로 올림픽 규격 수영장 5만8000개 이상을 채울 수 있는 양의 수증기가 성층권에 유입됐다는 연구결과를 발표하기도 했다. 연구팀에 따르면 당시 화산이 폭발한 직후 12~53km 대기층에 약 146테라그램(Tg·1Tg=1조g)에 달하는 수증기의 양이 확인됐는데 이는 성층권에 있던 수증기의 약 10%에 달한다. 또한 이 정도 수증기 양이면 일시적으로 지구의 평균기온에도 영향을 줄 수 있는 엄청난 양인 것으로 분석됐다.