원자폭탄 센서가 대왕고래를 발견한 방법

1990년대부터 전 세계 센서 네트워크가 승인되지 않은 핵 폭발을 감지해 왔습니다. 그러나 리처드 피셔(Richard Fisher)가 발견한 바와 같이, 그 창조는 이전에 알려지지 않았던 피그미 흰긴수염고래 떼를 식별하는 것과 같이 과학에 예상치 못한 긍정적인 영향을 미쳤습니다.

여러 세대에 걸쳐 그 생물들은 인간과 길을 건너지 않고 바다를 헤엄쳐 다녔습니다. 그들 중 일부는 길이가 24m(80피트)까지 자랐고 무게는 90톤에 달했습니다 . 그러나 이 거대한 동물이 보트를 만난다면 그 만남은 기록되지 않았습니다. 최근까지 우리는 그것이 인도양에 있는 피그미 흰긴수염고래 무리라는 사실조차 몰랐습니다.

2021년 그들의 발견은 발견된 방식 때문에 더욱 충격적이었습니다. 핵무기가 아니었다면 우리는 그들을 만나지 못했을 것입니다.

원자폭탄이 고래 떼와 무슨 관계가 있나요? 그 답은 세계에서 가장 먼 곳에 위치한 글로벌 센서 네트워크에 있습니다. 1990년대부터 오스트리아 비엔나에 있는 통제실의 운영자들은 악성 핵실험을 듣고 있었습니다. 그러나 세월이 흐르면서 그들의 네트워크는 바다, 땅, 대기 전반에 걸쳐 다른 많은 소리와 울림도 포착했으며, 이는 이제 과학에 놀라운 이점이 있음이 입증되었습니다.

국제 모니터링 시스템(International Monitoring System) 센서의 대부분은 남극 대륙과 같은 원격 위치에 배치됩니다(제공: CTBTO)

대왕고래가 어떻게 발견되었는지에 대한 이야기는 인류가 원자의 끔찍한 힘을 밝혀낼 수 있다는 것을 발견했던 1940년대로 거슬러 올라갑니다. 미국의 삼위일체 시험 과 일본의 폭격 이후 국가들이 자체 무기고를 구축하고 더욱 강력한 무기를 시험하기 위해 경쟁하면서 수십 년간의 불안정과 두려움이 뒤따랐습니다.

50년이 지난 후, 많은 정부는 투명성이 필요하다는 사실을 받아들였습니다. 핵 고조를 피하려면 불량 국가나 행위자가 승인되지 않은 테스트를 수행하고 있는지 알 수 있는 방법이 세계에 필요했습니다. 그래야만 서로를 믿을 수 있었습니다.

그래서 1990년대에 영국과 많은 서유럽 원자력 보유국을 포함한 많은 국가들이 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)에 서명하고 비준했습니다. 중국, 인도, 미국을 포함한 몇몇 국가는 그렇지 않았습니다. 이러한 저항은 조약 발효에 실패했음을 의미했지만, 그 과정에서 테스트에 대한 세계적인 표준이 만들어졌습니다 . 그리고 결정적으로, 이는 지구상 어디에서나 핵폭발을 듣고, 냄새 맡고, 감지할 수 있는 네트워크의 구축으로 이어졌습니다. 

비엔나의 CTBT 조직이 운영하는 국제 모니터링 시스템 (International Monitoring System) 은 전 세계의 센서를 사용하여 그 이후로 계속 운영되어 핵 폭발의 소리, 충격파 및 방사성 물질을 감지할 수 있는 전 세계 300개 이상의 시설 로 성장했습니다. 여기에는 120개가 넘는 지진 관측소, 바다에 있는 11개의 수중 음향 마이크, 매우 낮은 주파수의 들리지 않는 소음을 포착하는 60개의 "초저주파" 관측소, 80개의 방사성 입자 또는 가스 탐지기가 포함됩니다 .

많은 시설은 조용하고 비교적 방해받지 않는 위치에 있습니다. 예를 들어, 미국은 세계에서 가장 고립된 환초 중 하나인 태평양의 웨이크 섬(Wake Island)에 관측소를 운영하고 있습니다. 다른 것들은 남극 대륙에서 찾을 수 있습니다. 그러나 샌안토니오에서 서쪽으로 650km(400마일) 떨어진 텍사스 라히타스 마을의 지진 어레이나 캘리포니아 새크라멘토의 방사성 핵종 관측소와 같은 일부는 문명에 조금 더 가깝습니다. ( 여기 에 전체 지도가 있습니다 .)

태평양의 미국 영토인 웨이크 섬의 수중 수중청음기와 연결되는 케이블(제공: CTBTO)

오스트리아 CTBTO의 국제 모니터링 시스템 부문(IMS) 책임자인 Xyoli Perez Campos는 이들의 광범위한 배포는 지구 어딘가에서 핵폭발이 발생하면 비엔나 통제실 운영자가 알게 될 것이라고 말합니다. "어떤 일이 발생하더라도 우리는 이를 해결할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다."라고 그녀는 말합니다. "지하 핵실험이 있다면 그것을 포착할 지진 기술이 있고, 핵실험이 수중이라면 수중 음향 관측소가 있고, 대기에서 실험이 일어난다면 초저주파가 있다. 그리고 방사성 핵종 관측소를 사용하면 핵 구성 요소가 있는지 구별할 수 있는데, 그것이 바로 스모킹 건입니다."

실제로 2000년대와 2010년대 북한이 핵실험을 했을 때 IMS에 탑재된 각종 지진 센서가 폭발파를 포착해 대기 중 방사성 동위원소 분석을 통해 이를 확인했다. 네트워크는 또한 2020년 베이루트 항구에서 발생한 엄청난 폭발 이나 2022년 1월 헝가 통가-헝가 하아파이 화산 폭발 과 같은 대규모 비핵 폭발을 감지했습니다 .

2020년 베이루트 항구에서 발생한 비핵 폭발은 멀리서도 감지할 수 있는 초저주파와 지진파를 생성했습니다(제공: Getty Images)

그러나 최근 IMS 핵 네트워크는 빅뱅 이상의 것을 밝혀냈습니다. 지난 10여년 동안 데이터에 대한 과학적 접근이 가능해지면서 연구자들은 눈에 띄지 않을 수도 있는 사건을 감지하기 위해 IMS로 눈을 돌렸습니다. 여기에는 고래 노래뿐만 아니라 훨씬 더 많은 노래도 포함됩니다.

지난 6월, 수백 명의 과학자들이 비엔나에서 열린 회의에 모여 자신들의 연구 결과를 공유했습니다. 독일 연구원들은 네트워크의 수중 음향 센서가 배송으로 인해 발생하는 소음을 모니터링 할 수 있는 방법을 보여줬고 , 일본 팀은 IMS를 사용하여 해저 화산 활동을 연구한 방법에 대한 결과를 발표했으며, 브라질 연구원은 오로라 에서 생성된 초저주파에 대해 설명했습니다. 보레알리스와 오로라 오스트레일리아 .

다른 사람들은 남극 대륙에서 빙산이 갈라지는 것을 감시하기 위해 네트워크를 배포한 이전 연구를 기반으로 멀리서 눈사태 빙하의 충돌을 감지하려는 노력을 설명했습니다  .

뉴멕시코주 앨버커키에 있는 샌디아 국립연구소(Sandia National Laboratories)의 물리학자 엘리자베스 실버(Elizabeth Silber)는 IMS의 탐지기가 2020년 9월 22일 대기에 부딪힐 때 충격파를 생성하는 10cm(4인치) 보다 큰 유성체인 "지구를 스치는 불덩어리"를 어떻게 포착했는지 시연하기도 했습니다. .

고래 노래는 몰디브 남쪽 차고스 군도의 디에고 가르시아 환초 근처에서 처음 들렸습니다(제공: Getty Images)

흰긴수염고래의 열대 아종인 피그미 흰긴수염고래는 호주 연구자들이 IMS의 수중 음향 네트워크를 사용하여 바다 소리를 좀 더 가까이 듣기로 결정했을 때 발견되었습니다.

2021년 시드니에 있는 뉴사우스웨일스 대학교의 생물음향학자 Emmanuelle Leroy와 동료들은 인도양 중부에서 다양한 고래 개체군의 노래를 분석했습니다. 몇 년 전, "차고스 노래" 또는 "디에고 가르시아 다운스윕"으로 알려진 새로운 노래가 발견되었습니다. 이 노래는 발견된 장소인 차고스 군도의 디에고 가르시아 환초에서 이름을 따왔습니다.

당시 인도양에는 오무라고래 개체수와 함께 다섯 마리의 흰긴수염고래 꼬투리가 알려졌습니다. 그러나 차고스 노래가 어느 그룹에 속하는지는 확실하지 않았습니다. 과학자들은 각 포드가 강력하게 개인화된 호출을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다. 즉, "음향 집단"으로 분류할 수 있지만 이는 일치하지 않습니다.

Leroy와 동료들은 IMS 네트워크를 통해 스리랑카에서 서호주에 이르는 바다의 다양한 위치에서 거의 20년 동안 차고스 노래를 연구할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그들의 분석에 따르면 차고스 노래는 완전히 새로운 피그미 흰긴수염고래 개체군에 속해야 한다는 결론이 나왔습니다 .

이 새로운 꼬투리를 발견한 것은 중요한 희소식이었습니다. 특히 피그미 푸른 고래가 매우 드물기 때문이었습니다. 20세기에는 대왕고래의 사냥이 거의 멸종 위기에 이르렀는데, 1920년대에는 약 239,000마리로 추산됐고, 1973년에는 약 360마리로 감소했습니다 . 

피그미 흰긴수염고래의 새로운 개체군이 존재한다는 사실을 아는 것은 고래 보호에 좋은 소식입니다(제공: Alamy)

IMS의 설계자들은 탐지 네트워크를 구축했을 때 세상이 좀 더 안전해지기를 바랐습니다. "저에게 정말 놀라운 점은 이 똑똑한 사람들이 핵실험이 인류에게 위험하다고 판단하고 이를 중단하자는 조약을 썼을 뿐만 아니라 이를 감시할 수 있는 기술을 생각해냈다는 것입니다. 그것이 바로 과학을 퍼뜨리는 것입니다. 기술을 인류를 위해 유용하게 활용할 수 있습니다."라고 Perez Campos는 말합니다.

그러나 이러한 예측에도 불구하고 네트워크 창립자는 오늘날 IMS의 모든 용도를 예상하지 못했을 것입니다. 300개 이상의 스테이션이 최고의 행성 청취 네트워크로 발전했습니다. 현재 전 세계의 외딴 지역에서 센서는 인간과 자연을 모니터링하여 눈에 띄지 않을 수도 있는 소리와 웅웅거림을 모니터링하고 있습니다. 여기에는 독특한 노래를 부르는 고래 가족도 포함됩니다. 우리는 이 포착하기 힘든 꼬투리를 볼 수는 없지만 그럼에도 불구하고 들을 수는 있습니다.