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원더박스로부터 #도서제공 을 받아 자유롭게 작성한 리뷰입니다

본서의 저자는 브라운 대학에서 생태학, 진화 및 개체 생물학, 환경과 사회 과목을 가르치는 교수라고 한다. 저자는 ‘생물지구화학(Biogeochemistry)’이라는 일반인에게 생소한 학문적 시각에서 지구 생명의 역사를 지구연대기로 그려내고 있다.

본서의 주제를 우선 키워드로 파악하며 중요도에 따라 나열해 보자면 ‘3 월드 체인저’, ‘5 원소’, ‘원소 순환’, ‘환경변화’, ‘하버-보슈법’, ‘원소 순환 관리’의 6가지를 들 수 있을 것 같다.

저자는 “지구상 모든 생명체는 수동적으로 환경에 적응만 한 것이 아니라 적극적으로 지구의 화학적 변화를 구축해온 주체였다”는 논점에서 이 책을 집필하였다. ‘진화론은 생명체를 환경에 적응하는 존재로 정의’하였지만, 과학은 발전해 가며 ‘생명체는 적응만 하는 게 아니라 조성하고 구축하는 존재라고 생명에 대해 재정의’하고 있는 것이다.

생명체는 환경을 조성한다는 주제를 저자는 화학을 근거로 주장하고 있다. 주장의 근거에 지구의 ‘세 번의 위기’가 등장한다.

첫 번째 위기는 남세균에 의해서인데 약 24억 년 전에 등장한 이 단세포 생물은 광합성을 하며 산소를 뿜어냈다고 한다. 이때 대량 발생한 산소가 당시 지구 생명체들에게는 맹독성 물질이었다. 이로 인해 ‘대멸종’이 일었고 다시 복잡한 다세포 생물이 탄생하는 기반이 되었다. 생명체 하나의 생존 방식이 다른 모든 종의 ‘멸종과 탄생, 지구 자체의 화학적 구성을 뒤바꿔’ 버린 거대한 사건이 되었던 것이다.

두 번째 위기는 육상식물의 출현에 의해서이다. 이 식물들은 뿌리로 바위에서 인을 추출하고 대기 중의 이산화탄소를 빨아들여 땅에 묻었다. 이들의 생존 방식은 지구 기온을 낮추고 빙하기를 초래해 ‘기후 시스템’ 자체를 뒤바꿨다. 생존 방식 자체가 탄소와 인의 순환 고리를 재배치하여 ‘지구 환경을 조작’한 것이다.

세 번째 위기는 인류라고 조망하고 있다. 인류는 ‘화석 연료’를 태워 탄소를 대기로 되돌리고, ‘하버-보슈법’을 통해 ‘공기 중의 질소를 인공적으로 고정’하여 비료를 만들었다. 이로 인해 탄소의 배출은 지구를 가열하고 과도하게 양산된 질소는 강과 바다로 흘러가 수생 생물들의 생존을 위협하고 있는 것이다. 하버-보슈법에 대해 간략히 보자면 20세기 초 독일의 프리츠 하버와 카를 보슈가 개발한 기술로 대기 중에 무한히 존재하는 질소를 고온고압에서 촉매를 이용해 암모니아 형태로 합성하는 것이다. 이 기술은 자연적인 질소 순환의 속도를 인위적으로 수천 배로 끌어올렸다고 한다. 물론 이로 인해 제2의 농업혁명이 가능했고 그래서 대규모 기근을 완화할 수 있었다고 한다. 이 기술이 없이 현재의 식량 생산 규모와 비슷한 수준으로 농산물을 생산하려 했다면 훨씬 더 많은 숲이 농지로 개간되어야 했을 거라는 역설적 분석도 있다. 하지만 농작물에 뿌려지는 질소의 50~70%는 작물에 흡수되지 않고 빗물과 함께 강, 호수, 바다로 흘러가고 이 질소가 조류와 박테리아를 과도하게 증식시킨다고 한다. 이 조류들이 죽어서 부패하는 과정에 물속에 산소를 모두 소모하여 모든 해양 생물들이 살 수 없는 ‘무산소 구역’을 만드는 것이다. 그리고 토양에 뿌려진 질소의 일부는 미생물의 작용으로 아산화질소로 변환되어 대기로 방출되는데 이 아산화질소가 ‘지구 온난화’에 미치는 영향은 이산화탄소의 약 300배에 이른다고 한다. 또 하버-보슈 공정에는 엄청난 양의 열과 압력이 필요하다고 하는데 이는 화석 연료를 태워 얻는 것이다. 이 과정에 엄청난 ‘이산화탄소가 추가로 배출’된다고 한다.

그래서 저자는 인류가 양산하는 이 세 번째 위기를 막으려면 ‘원소 순환의 과학적 관리’가 필요하다고 해결책을 제시하고 있다. ‘에너지 시스템 전체를 근본적으로 재설계해야 한다’고 말이다. 저자는 탄소, 질소, 인에 대한 관리와 순환 시스템 구축의 중요성과 그 방법을 제시하고 있다.

본서는 생명체가 환경에 적응만 하는 게 아니라 환경을 조성하고 구축하는 환경변화의 주체라는 일깨움을 전하며 그를 기반해 우리 인류가 이번 지구 환경 변화의 주체이며 다시 우리가 그 변화를 막을 주체이기도 하다는 메시지를 전한다. 그리고 환경을 변화시킬 대안을 제시하는 것이다.

이러한 주제는 비단 환경 문제만이 아니라 존재에 대한 재정의를 통해 “행성 하나의 환경도 바꿀 수 있는 생명체인 우리 인간은 운명 앞에 무력히 주저앉기만 해서는 안 되는 존재다”라고 해석해도 되지 않나 싶다. “하나의 지식을 쌓으면 하나의 가치관이 변할 수 있고 하나의 운명이 변할 수 있다”는 감상도 함께 갖게 하는 책이 아닌가 싶다.

저자 스티븐 포더의 전공은 생물지구화학이다. 이 전공명에는 생물학, 지구과학, 화학이 모두 포함되어 있다. 그야말로 전천후라는 얘기다. 그래도 무엇을 타겟으로 하는지는 분명히 할 수 있는데, 내가 생각하기엔 ‘지구’다. 지구에서 살아가고 있는 생물들을 비롯한 각종 물질의 화학적 특성 분석을 통해 지구를 분석한다. 

그러니 그가 원소에 관심을 갖는 것은 당연하고, 그것도 생명체의 주요 구성 원소에 관심을 갖는 것은 필연적이다. 생명체의 구성 원소이면서 지구 변화의 핵심을 이루는 원소는 다섯 원소. 수소(H), 산소(O), 탄소(C), 질소(N), 그리고 인(P)이다. 적어도 지구상의 생명체들은 이 다섯 원소의 제약 아래서 살아간다. 이것들 중 어느 하나라도 부족하면 살아남지 못한다. 그리고 이것을 얻는 새로운 진화적 혁신이 이뤄지면 지구에 큰 변화가 일어났다. 

스티븐 포더는 바로 이 다섯 원소를 생명체가 획득하는 데 진화적 혁신으로 인한 변화를 추적한다. 그는 이 진화적 혁신의 주역으로 세 가지 생명체를 지목한다. 바로 남세균과 식물, 그리고 인간이다. 다소 의아스럽다. 물론 이 세 생명체가 지구의 역사에서 매우 중요한 생명체라는 데는 이견이 없다. 그런데 보통 지구 생명의 역사를 이야기할 때 얘기하는 중요한 생명체들이 빠진 느낌이 드는 것이다. 그러나 스티븐 포더는 이야기를 여러 갈래로 흩뜨려놓지 않는다. 오로지 이 원소들을 획득하는 방식의 아주 결정적인 변화를 일으킨 사건을 중심으로 이야기를 하는 것이다. 

남세균과 식물에 관한 이야기 역시 매우 중요하지만 이 얘기는 상대적으로 간략하다. 이미 지나간 얘기이고, 이 내용은 우리가 이해만 하면 되는 것이기 때문이리라. 남세균은 잘 알다시피 광합성을 발명했다. 스티븐 포더는 이를 ‘지구 생명 최초의 혁신’이라고 하는데, 지구상에 당시 풍부했던 이산화 탄소를 이용해서, 당을 만들고 폐기물로 산소를 방출했다. 여기서 산소는 남세균에게 쓸모없는 폐기물이지만 지구에 엄청난 격변을 가져온다. 

식물은 바다에서만 이뤄지는 생명체가 뭍으로 올라오게 되는 혁신을 이뤄냈다. 풍부하지만 이용하기가 힘들었던 질소를 세균의 도움을 받으면서 고정했고, 물을 이용할 수 있는 방법을 발명하면서 뭍으로 올라올 수 있었다. 그리고 지구를 점령했다. 

그리고 인간이다. 본질적으로 인간도 남세균이나 식물처럼 탄소를 이용해서 에너지를 얻는다. 그러나 인간은 "느린 탄소 순환과 빠른 탄소 순환 사이에 다리를 놓은 최초의 유기체"다(91쪽). 생명체 내에서 이뤄지던 탄소 이용이 생명체 밖에서 이뤄지도록, 그것도 폭발적으로 이뤄지도록 함으로써 탄소의 순환을 가속시켰다. 남세균이나 식물의 탄소 순환이 입금과 출금의 대차대조가 대체로 일치하는 반면, 인간의 탄소 순환은 3억 년 전에 입금되어 있던 탄소를 급격하게 인출하는 상황인 것이다. 여기서 문제가 생긴다. 

스티븐 포더는 탄소 뿐만 아니라, 질소와 인에 대해서는 길게 이야기한다. 

질소에 관해서는 주로 하버-보슈 공법에 의해 인간이 질소를 이용하게 되었고, 이로 인해 녹색 혁명이 가능해져서 인구 폭발로 이어졌다는 얘기로 이어지는 것이 보통이다(여기서도 물론 그렇다). 거기에 하버의 복잡한 캐릭터로 인하여 전쟁 이야기가 끼어들기도 하고. 그런데 스티븐 포더는 질소를 ‘마법의 골디락스’라고 칭하면서 질소 비료를 사정없이 사용하는 현실이 언제까지 지속될 수 있을지에 대해 의문을 제기한다. 

그리고 인에 관해서 얘기하는 경우는 그렇게 많지 않은데, 스티븐 포더의 인에 관한 이야기는 그래서 매우 인상 깊다. 그는 인을 ‘대체 불가능한 하얀 금’이라고 하고 있다. 그는 "에너지를 제공하는 탄소 기반 화석 연료는 유한하지만 대체 가능하다. 식량을 마련해 주는 질소는 무한하지만 대체 불가능하다"면서 인에 대해서는 "불행하게도 유한하면서 대체 불가능하다"고 하고 있다. 실제로 식물은 인을 얻기 위해 분투해 왔고, 지금도 그렇다. 인간은 인이라는 원소를 마구 쓰고 있지만, 앞서 얘기했듯이 유한하고, 다른 걸로 대체할 수도 없다. 스티븐 포더는 "인류가 거둔 화학적 성공에는 반드시 후과가 따른다"며 탄소, 질소와 더불어 인, 그리고 물에 대해서도 걱정하고 관심을 더 기울이고, 다른 대안을 마련할 것을 촉구한다. 

그렇게 원소들을 획득하는 데 세 생명체의 혁신과 그 혁신에 따른 변화, 그리고 위험에 대해서 이야기한 후에는 스티븐 포더는 거기서 그치지 않고 "미래를 위한 길"을 제시한다. 그는 자신의 집에 적용한 여러 가지 조치들을 언급하면서 화석 연료를 최소한으로 사용하면서도 따뜻한 집에서 지낼 수 있음을 보여준다. 말하자면 기후 변화에 대해 개인인 우리가 뭘 할 수 있겠느냐는 자조에 대한 적극적 제안인 셈이다. 핵심적인 것은 그게 가능하다는 것이다. 그러나 사실 더 중요한 것은 개인적인 노력이 아니라 국가, 그것도 부자 국가들의 각성과 행동이다. 그리고 대부분의 에너지를 소비하는 10% 부자들의 행동이다. 스티븐 포더는 에너지원을 탄소 기반에서 다른 것으로 옮기는 데 들이는 비용은 가난한 사람에게는 큰 비용이지만, 10% 부자들에게는 큰 부담이 되지 않는다고 지적하면서 행동을 촉구한다. 

결국은 지구 환경보호 이야기로 끝이 나지만, 거기에 이르는 논리는 매우 신선하면서 설득력 있다. 그리고 그동안 잘 듣지 못했던 얘기들이기도 하다. 미래를 위해서 공부해야 하고, 또 행동해야 한다는 것을 잘 보여주고 있다. 

기후 변화를 넘어선 기후 위기의 시대다. 인류를 파멸로 치닫게 하는 온실가스를 배출하는 화석 연료 대량 소비 양태를 지양해야 한다는 경고는 더 이상 낯설지 않다. 생태학, 지질학 전공자 스티븐 포더(Stephen Porder)의 [엘리멘탈] 역시 같은 목소리를 내는 책이다. 원소(元素)를 뜻하는 엘리멘탈을 제목으로 삼은 [엘리멘탈]은 그러나 몇 가지 점에서 다른 책들과 구별되는 근본적인 책이다. 디테일한 차별점이란 1) 세상을 바꾼 월드 체인저란 개념으로 인간이 인간에 앞선 두 월드 체인저의 전철을 밟아서는 안됨을 언급한 것, 2) 탄소의 체내 소비와 체외 소비 개념의 대비로 현실을 설명했다는 점이다. 

책이 다룬 원소는 탄소, 수소, 질소, 산소, 인(燐) 등 다섯 원소다. 저자는 자신을 환경과학자이자 환경보호론자라 소개한다. 환경과학자란 말은 과학적인 관찰 방법을 동원해 인간이 환경에 일으키는 변화와 그 변화의 결과를 이해하려고 노력하는 사람이라는 의미이다. 환경보호론자란 말은 자연 세계의 가치를 높이 평가하고 인간의 행동이 자연에 미치는 부정적인 영향을 최소화할 방법을 찾는 사람이라는 의미다.(220 페이지) 

탄소, 산소, 수소도 중요하지만 결정적인 것은 질소와 인이다. 질소와 인은 광합성 여부와 관계 없이 살아 있는 모든 것의 생체분자의 핵심 요소들을 만드는 데 필수적인 구성요소다. 이 두 원소가 부족하면 해양은 사막이 되고 풍부하면 우림(雨林)이 된다. 저자는 인간을 마지막 월드 체인저로 본다. 저자가 말하는 첫 번째 월드 체인저는 시아노박테리이다. 남세균(藍細菌)이라고도 하는 시아노박테리아는 약 25억~30억 년 전 지구에 산소를 공급하여 산소 시대(대산화사건)를 연 광합성 원핵생물이다. 대산화사건이란 시아노박테리아의 광합성이, 광활한 무산소의 바다에 오직 단세포 유기체만 존재하고 대륙에는 아무것도 존재하지 않았던 지구 역사의 전반기를 끝낸 사건임을 의미한다. 

책을 통해 처음 알게 된 사실이 여럿 있다. 그 가운데 하나가 시아노박테리아가 질소를 고정해 생존경쟁에서 절대 우위를 차지했었다는 사실이다. 대기 중에 거의 무제한으로 존재하며 해수에도 쉽게 녹는 질소는 생명을 지배하는 가장 변덕스러운 조절자다. 질소 기체는 공기의 80 퍼센트 정도를 차지하지만 대부분 불활성 기체다. 그래서 유기체들이 질소를 얻는 것은 어렵다. 사람 역시 늘 공기를 호흡하며 살지만 호흡으로는 질소를 우리 몸이 이용할 수 있는 형태로 흡수하지 못한다. 2개의 질소 원자가 결합한 질소 분자는 매우 강력한 삼중결합 구조로 이루어져 있다. 우리가 쓸 수 있는 유용한 질소는 두 질소 원자 사이의 강한 결합이 끊어져서 각각의 원자가 수소, 산소, 탄소 등의 다른 원소의 원자들과 결합한 형태로 존재하는 것이다. 번개는 초기 지구의 바다에서 이용 가능한 질소를 만드는 주요 요인이었을 것이다. 

시아노박테리아는 공기 중 불활성 기체인 질소를 흡수해 자신이 쓸 수 있는 형태로 고정하는 능력을 갖추었다. 시아노박테리아는 탄소와 질소를 모아들이는 데 탁월했다. 그렇다면 시아노박테리아의 생장을 제약하는 것은 무엇이었을까? 질소 고정 능력이 있는 유기체들은 대개 다른 원자들에 대한 수요도 크다. 특히 인에 대한 요구가 크고 철과 몰리브덴도 많이 필요하다. 철과 몰리브덴은 질소 고정을 수행하는 생물학적 장치의 중요 성분이다. 인, 철, 몰리브덴은 질소와 달리 공기 중에는 거의 존재하지 않는다. 철, 몰리브덴은 질소 고정에 필요한 원소이고, 인은 질소 고정에 에너지를 되어주는 원소다. 이 원소들은 바위를 화학적으로 분해해야만 얻을 수 있기 때문에 암석 유래 원소라 불린다. 

대산화사건은 오랜 시간에 걸쳐 질소를 고정해 광합성 장치를 만들어 햇빛을 화학 에너지로 바꾸어 성실하게 살아간 시아노박테리아로 인해 일어난 사건이다. 이로 인해 눈덩이 지구가 만들어졌다. 이는 광활한 무산소의 바다에 시아노박테리아의 광합성으로 배출된 폐기물격인 산소가 (이산화탄소보다 더 강력하게 열을 가두는) 메테인을 분해함에 따라 이산화탄소가 생성되어 지구에 온실효과가 빚어졌으나 왕성한 광합성으로 인해 온실효과가 약화되어 눈덩이 지구가 찾아온 것을 두고 이르는 말이다. 

시아노박테리아 다음으로 세상을 바꾼 두 번째 월드 체인저는 식물이다. 바다 생명체들이 육지를 향해 갈 수 밖에 없었던 이유는 암석 유래 원소들을 찾아서였다. 수분을 유지하기 위해 끊임없는 투쟁을 해야 하는 단점이 있었지만 땅 위에서 사는 것은 다른 원소들에 쉽게 접근할 수 있다는 장점이 있다. 땅 위에도 햇빛은 충분하다. 햇빛은 공기 중에 이산화탄소를 얻는 데 필요한 연료를 공급해주는 에너지다. 그러나 광합성 장치를 만들기 위해서는 많은 양분이 필요하다. 질소 뿐만 아니라 인, 철 같은 암석 유래 양분들이 필요한 것이다. 땅 위에서는 이런 원소들이 강이나 바람 또는 해류에 실려서 자신에게 전달될 때까지 기다릴 필요가 없다. 육상 식물은 이런 양분을 스스로 찾아간다. 식물은 뿌리 아래 잠자고 있는 이 양분들을 찾아내기 위해 땅에 균열을 내기 시작했다. 

식물 역시 역설적 상황의 희생자가 되었다. 지상으로 올라와 공기 중의 이산화탄소를 빨아들여 자신의 조직을 구성했던 식물이 죽음에 따라 탄소의 일부가 흙 속에 저장되었다. 식물은 지상에 있는 암석에서 미네랄의 용해를 가속화했고 이는 공기 중의 이산화탄소를 제거하고 해저에 석회암으로 저장하는 순효과를 냈다. 암석의 풍화작용이 가속화되어 죽은 식물이 그대로 땅속에 묻힘에 따라 공기 중에서 이산화탄소는 점점 제거되고 지구는 차갑게 식어갔다. 이런 상황은 식물에게도 불리한 일이었다. 이산화탄소가 감소해 광합성을 하기 어려워진 것이다. 식물의 진화가 공기 중으로부터 많은 양의 이산화탄소를 빼앗아가자 온실효과가 약해졌다. 빙하기가 닥친 것이다. 식물은 생존과 번식에 성공한 대가로 얼어 죽게 되었다. 

세 번째 월드 체인저는 인간이다. 물론 우리가 감안해야 할 것은 인간 또는 인류라는 말의 추상성이다. 인간 또는 인류라는 말 속에는 불평등과 차이가 숨겨져 있다. 가령 세계 인구의 5퍼센트를 차지하는 미국은 온실가스의 18퍼센트를 배출하고, 세계 인구의 16퍼센트를 차지하는 아프리카 사람들은 온실가스의 4퍼센트를 배출할 뿐이다.(224 페이지) 어떻든 인간은 우리보다 앞서 세상을 바꾼 월드 체인저들에 의해 고정되어 오랜 세월 묶여 있던 탄소를 경악스러운 속도로 공기 중으로 풀어놓기 시작했다. 

지구에 존재하는 거의 모든 원소가 그렇듯 세상의 거의 모든 탄소도 암석에 들어 있다. 산업혁명이 일어나기 전까지 지구의 역사를 통틀어 암석에 묻혀 있던 탄소가 그 암석으로부터 탈출할 수 있는 유일한 경로는 화산 분출뿐이었다. 순환 시스템 안에 들어 있는 탄소의 총량은 어느 해나 똑같다. 적어도 인간이 존재하기 전에는 그랬다. 인간이 화석연료를 발견했을 때 탄소 순환에서 빠른 변화는 전혀 다른 의미를 갖게 되었다. 계산에 따르면 인간은 식물이 광합성으로 400년 동안 축적한 에너지를 1년에 태우고 있다.(‘burning buried sunshine’ 참고) 화석 연료의 연소는 깊은 땅속에 파묻혀 느린 탄소 순환에 갇혀 있던 탄소를 꺼내 빠른 탄소 순환으로 몰아넣는다. 순환하는 탄소의 총량을 급격하게 증가시키는 것이다.(91 페이지) 

지구 생명의 역사를 통틀어 인간은 느린 탄소 순환과 빠른 탄소 순환 사이에 다리를 놓은 최초의 유기체다. 지구상의 모든 곳에서 탄소는 점점 더 많이 발생하고 있다. 대기로 흘러 들어가는 탄소, 해수에 녹아드는 탄소, 땅속에 저장되는 탄소도 점점 증가한다. 산업혁명기인 1850년대부터 화석연료 연소의 직접적인 결과로 공기 중의 탄소량은 거의 40 퍼센트 가까이 증가했다. 우리가 화석연료의 연소를 중단하거나 공기 중의 이산화탄소를 포획하여 암석에 다시 집어넣는 방법 – 그것도 거의 상상할 수 없이 빠른 속도로 –을 발견하기 전까지 이 증가세는 멈추지 않을 것이다. 

비록 똑같은 이산화탄소이지만 우리가 날숨으로 토해내는 이산화탄소와 자동차 배기구에서 배출되는 이산화탄소 사이에는 차이가 있다. 전자는 이미 순환하고 있던 탄소다. 언젠가 식물이 흡수했던 이산화탄소가 그 식물을 먹은 누군가의 몸에 들어갔다가 약간의 시간이 흐른 후 다시 공기 중으로 되돌아가기 때문이다. 화석 연료를 태우는 것은 다르다. 새로운 탄소를 등장시키는 것이다. 하루에도 최저 기온과 최고 기온 사이의 3.89도의 차이는 거의 매일 발생한다. 그런데 고작 그 정도의 차이로 어떻게 1만 년 전 남쪽의 뉴욕 시 위치까지 확장되었던 빙상이 지금은 다 녹아 북아메리카에서는 더 이상 볼 수 없게 되었을까? 기온의 일교차 또는 계절 간 차이가 3.89도라면 큰 차이가 아닌 것처럼 보일 수 있지만 장기간에 걸쳐서 지구의 평균기온이 그 정도의 차이를 보인다면 지구의 기후에 극적인 차이를 가져온다. 

1815년 남태평양의 탐보라 화산이 폭발해서 햇빛을 가릴 정도로 많은 양의 화산재가 분출되었다. 이때 지구 전체적으로 농사가 망했고 기아 사태가 벌어졌다. 1816년은 여름이 없는 해로 기록되었다. 이 화산 폭발로 지구의 평균 기온은 얼마나 떨어졌을까? 고작 0.55도였다. 지구 평균기온에 아주 작은 변화만 생겨도 그 결과는 매우 크게 나타난다. 지구의 평균기온이 올라가려면 극지방에서 적도 지방까지 지구상 모든 장소에서 실질적으로 시스템 전체에 더 따뜻해지는 방향으로 동시적이고 심대한 변화가 있어야 한다. 수많은 구성원 또는 구성 요소가 있는 집단에서 어떤 평균 수치를 변화시키려면 한 방향으로 작용하는 매우 큰 추동력이 있어야만 한다. 평균적인 수치를 보면 아주 작은 변화가 지구 전체로는 매우 큰 변화를 일으키는 또 하나의 이유는 그 평균치가 극단적인 경우에 빈도수에 영향을 미친다는 것과 관련이 있다. 

마지막 빙하기 이후 수천 년이나 걸리긴 했지만 지구 평균 기온이 3.8도 오른 영향은 매우 크다. 1만 년 전 캐나다와 미국 북부 대부분이 얼음으로 덮여 있었지만 오늘날 미국에는 영구 얼음층이 없다는 사실만 보아도 알 수 있다. 1856년 유니스 푸트(Eunice Foote; 1819 – 1888)가 처음 발견한 이래 우리는 온실가스가 열을 가둔다는 사실을 두 세기 전부터 알고 있었다. 푸트는 이산화탄소 기체가 열을 흡수하는 놀라운 능력 즉 지구 온난화의 주요 원인이라는 사실을 최초로 기술했다. 몇 년 후인 1861년 아일랜드 과학자 존 틴달은 이산화탄소의 열 흡수율을 측정했다. 그는 "빛에는 매우 투명한" 물질이 열을 그토록 강하게 흡수한다는 사실에 너무 놀라 이 단일 물질로 수백 번의 실험을 했다고 한다. 저자는 에너지를 쓰는 방법(화석 연료 일변도)을 바꾸기를 거부하면 앞선 두 유기체(시아노박테리아, 식물)가 맞았던 것과 비슷한 기후 절벽으로 떨어지지 않는다고 자신할 수 없다고 말한다. 

컴퓨터로 기후 모델을 만들기 위해서는 기후와 중요한 관련이 있는 물리학, 화학, 수학을 이용하여 우리가 기술할 수 있는 모든 과정들을 포함해야 한다. 예를 들면 지구의 각 지점에 얼마나 많은 양의 햇빛이 떨어지는지, 시간이 지나면서 그 햇빛의 양이 어떻게 변하는지 알아야 할 필요가 있다. 대기 중의 온실가스 농도를 알아야 하고 그 농도가 시간에 따라 어떻게 변해왔는지도 알아야 한다. 지표면이 햇빛을 얼마나 잘 반사하는지에 대한 정보도 필요하다. 그 반사율에 따라 지구에 흡수되어 지표면을 달구는 햇빛의 양이 얼마나 되는지 알 수 있기 때문이다. 우리가 알아야 할 정보의 목록은 끝이 없을 것이다. 또한 우리가 알아야 할 각각의 정보에 대해서 다른 모든 것이 변할 때 그 정보가 어떻게 변할지를 방정식으로 기술할 수 있어야 한다. 

어떤 모델이 인간이 배출한 온실가스가 기후 변화의 원인이라는 논리를 합리적인 의심을 뛰어넘을 정도로 증명하는 데 유용한지를 우리가 어떻게 알 수 있을까? 저자는 1990년대 모델은 지난 30년간 아주 훌륭하게 기후변화를 예측해왔다고 말한다. 지난 30년 동안 있었던 인간의 온실가스 배출을 놓고 보면 우리는 그 모델들이 예측했던 바로 그 상황에 처해 있다. 한 마디로 그 모델들은 미래를 예측하는 데 아주 유용하다고 아주 확실하게 믿을 수 있을 만큼 아주 훌륭하게 작동하고 있다.(133 페이지) 자연의 변수만으로는 지난 50년 동안 있었던 극적인 온난화 경향을 설명할 수 없다. 인간의 온실 가스 배출이라는 변수가 없이는 지구의 기후에 일어난 변화를 설명하는 신뢰할 방법은 없다. 

인류는 1850년 이래 지금까지 약 2조 5천억 톤의 이산화탄소를 배출했다. 그 대부분이 지난 수십 년 사이에 배출되었고 지금은 매년 500억 톤 가량을 배출하고 있다. 기온 상승을 1.6 - 2.2도 수준에서 머무르게 하려면 앞으로 인류에게 허용된 이산화탄소 배출량은 약 5천억 톤에 불과하다. 현재 배출량으로 따지면 10년 밖에 시간이 없다.(이 책의 원서가 나온 것은 2023년이다.) 10년은 아주 짧은 시간이다. 인류는 세상을 바꾸는 속도에서는 그 어떤 생명체와도 비교할 수 없는 독특한 존재다. 

저자는 기후변화와 탄소 순환의 변동은 그 속도를 크게 줄일 수 있고 정치적 의지만 있다면 완전히 멈출 수 있다고 말한다. 그런데 인류가 정말 그렇게 하지 말지는 두고 볼 일이지만 이미 행동할 시점이 너무 오래 지났다는 것은 분명하다.(187 페이지) 인간은 탄소화합물이 가득한 식물성 식량과 동물성 식량을 먹고 그 화합물을 분해해 에너지를 얻고 날숨으로 이산화탄소를 내뱉는다. 이 과정에는 변화도 다양성도 없다. 우리는 화학적으로 그렇게 만들어졌다. 지구의 탄소순환을 바꿔 놓은 것은 우리 몸 안에서 일어나는 화학반응이 아니다. 우리 몸 내부에서 일어나는 화학 반응이 지구의 탄소 순환에 남기는 흔적은 아주 제한적이다. 

다른 월드 체인저들과 달리 인간은 체외에서 막대한 양의 탄소 기반 에너지를 소비한다. 화석연료를 태워 얻는 에너지로 우리는 난방을 하고, 차를 운전하고, 공장을 돌려 상품을 생산한다. 기후 변화의 주요 원인은 이렇게 인간 체외에서 일어나는 에너지 소비다. 체내 소비와 체외 소비의 비는 1; 25다. 1인당 2천 칼로리; 5만 칼로리다. 미국인들과 그 외 다른 나라 사람들의 평균적 에너지 소비량을 비교하면 거의 1; 100이다. 결론은 인간이 발생시키는 온실가스의 70퍼센트 정도를 배출하는 화석연료의 연소를 중단해야 한다는 점이다. 온실 가스를 배출시키고 않고 전기를 생산하는 다른 방법으로 핵융합이 있다. 핵융합은 고에너지 수소 원자를 서로 충돌시켜 헬륨을 생성하는 과정에서 방출된 에너지를 이용하는 방법이다. 태양이 바로 이 방법으로 막대한 열을 만들어낸다. 핵융합은 방사성 폐기물을 남기지 않고 온 우주에서 가장 흔한 원소인 수소를 이용한다는 점에서 한동안 발전의 성배로 떠받들어졌다. 

문제는 핵융합 반응을 유도하기 위해서는 이 방법으로 생산되는 가용 에너지보다 훨씬 더 많은 에너지를 투입해야 한다는 사실이다. 몇몇 물리학자들에 따르면 앞으로 10년 후면 핵융합도 이용 가능한 발전 기술이 될 것이라고 한다. 이런 예언은 과거에도 있었지만 정말로 그 예언이 현실이 된다면 핵융합 발전은 진정한 게임 체인저가 될 것이 분명하다.(245 페이지) 모든 부분에서 정부와 기업 그리고 민간 부분의 역할이 중요하다. 온실가스를 배출하지 않는 에너지 사용에 대한 커다란 사회적 요인이 형성되지 않는다면 우리는 기후변화를 늦추고 최종적으로는 멈추는 데 성공할 수 없다. 개인의 행동을 강조하다 보면 대규모의 정치적 사회적 변화를 이끌어내는 데 소홀해질 수 있다는 지적도 일리가 있다. 

그러나 특히 주택과 승용차의 경우 더욱 깨끗한 에너지 생산을 위해 개인이 할 수 있는 일이 있고 정부가 엉금엉금 기여하는 동안에도 개인들의 행동이 온실가스 배출을 직접적으로 줄일 수 있다. 물론 각 개인이 화석연료를 태워 얻는 전기로부터 멀어지도록 하는 규제 행위도 필요하다. 획기적인 기술의 발달도 필요하다. 세상을 바꾸는 우리의 선조들과 우리 사이에 있는 아주 커다란 차이가 있다는 이야기로 돌아가지 않을 수 없다. 우리는 우리가 원치 않는 부산물이나 부작용 없이 우리가 원하는 에너지를 얻을 수 있다. 그 결정적인 차이를 충분히 활용할 의지가 우리에게 있는지 여부를 시간이, 얼마 남지 않은 시간이 곧 말해줄 것이다.

🌏: 나 지구인데, 남세균 좀 바꿔봐~ 

🦠: 요번에는 나 아냐, 인간이 그랬어~ 

지구를 망치러 온 구원자 인간🙋‍♂️

다섯 원소의 순환에 관한 보고 일지🔬

✨부패와 회복의 과정, 월드 체인저의 등장✨

재앙의 서사는 언제나 사소한 부분에서 시작한다.

아무것도 아니라고 생각했던, 눈에 보이지 않은 존재로 우리는 살아남기도 하고, 죽음에 이르기도 한다. 

지구의 설계자로 불릴 만큼 중요한 역할을 한  남세균🦠이 첫 번째 파괴를,

대기를 숨 쉬게 하고 땅을 비옥하게 만든 육상식물🌳이 두 번째 재앙을 가져왔다. 

앞선 두 월드 체인저는 

아주 서서히 조금씩 스며드는 빗물처럼 

오랜 기간에 걸쳐 지구를 파괴해 버렸다.🤕

하지만, 👀

다섯 원소는 다시 서로 결합하고, 순환하고 생성하기를 반복해 번성한 지구로 되돌려 놓기도 했다.

정말 완벽한 파괴와 구원의 서사가 아닌가…!

드디어 마지막 재앙을 불러올 유기체가 등장하는데 

바로 우리 인간이다. 

🔥💧🌱🌬️

엘리멘탈은 살아 숨 쉬는 지구의 40억 년이라는 어마어마한 드라마를 들여다볼 수 있는 좋은 책이다. 

책에 등장하는 월드 체인저라는 표현이 무척이나 특이하면서도 적절하게 들어맞는 단어라고 생각했다.

지구에 등장한 남세균부터 육상식물을 거쳐 마지막 인간까지 지구에서 큰 영향을 행사하는 이들로 인해 지구가 살아 숨 쉬는 존재라는 걸 우리에게 일깨워 준다. 

소설이 가상의 주인공을 통해 인간사의 흥미로운 단면을 들여다보게 한다면, 

이 책은 다섯 원소라는 근원적인 프리즘을 통해 지구의 본질을 직시하게 하고, 과학적 난이도에 대한 부담 없이 몰입도 높게 읽히는 문체로 원소의 세계를 탐험한다.

이 과정은 결국 지구 환경 보전이라는 궁극적인 목표와 연결되며, 독자가 구체적인 행동 변화를 촉구하는 메시지를 효과적으로 전달한다. 

CHONP 다섯원소

탄소, 질소, 수소, 산소, 인

다시 말해, 다섯 원소가 어떻게 지구를 구원하냐고? 

그 답은 엘리멘탈, 이 책에 담겨있다.

🤔다섯 원소로부터 시작된 

지구의 흥망성쇠를 알고 싶은 사람

👀과연 마지막 월드 체인저로 등장한 

인간의 역할에 대해 궁금한 사람에게 꼭 권하고 싶은 책이다.

💭

우리는 서로 복잡하게 얽혀 지구와 함께 

생명을 창조하고 유지해 왔다.

인간은 책에서 제시하는 작은 절약과 육식 줄이기와 같은 노력을 이행해 차곡차곡 원소 계좌를 적립해 지구를 지켜낼 것이라 믿게 된다. 

결국 죽음에 이르러 흙으로 돌아갈 유기체(인간)는 모든 파괴를 초월한 궁극의 원소가 되지 않을까. 

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엘리멘탈 5가지 원소로 보는 생명의 역사와 인류의 미래 

지은이 : 스티븐 포더 

옮긴이 : 김은영 

펴낸곳 : 원더박스

펴낸이 : 류지호

엘리멘탈은 지구의 역사를 단 하나의 시선으로 다시 읽게 만드는 책이다. 그 시선은 바로 ‘생명의 공식’이라 불리는 다섯 원소, H·O·C·N·P. 지구 생명체 99%를 이루는 이 원소들의 흐름이 바뀌는 순간, 지구도 근본적으로 달라졌다. 

저자는 이 원소들을 활용하는 방식에서 혁신을 이룬 세 존재—남세균, 육상식물, 인간—을 ‘월드 체인저’라 부른다.

남세균은 광합성과 질소고정을 통해 산소의 시대를 열었고,
식물은 인(P)을 캐내며 대륙을 초록으로 덮었으며, 인간은 외부 대사(기계)를 통해 탄소 순환을 뒤집고 있다. 흥미로운 점은 이 혁신이 모두 환경 재앙으로 이어졌다는 사실이다. 남세균은 대산화사건을, 식물은 지구 냉각을, 인간은 기후 위기를 초래했다.

그러나 인간에게는 앞선 두 생명체와 다른 점이 하나 있다.
우리는 과거를 이해하고 미래를 예측하며, 행동을 선택할 수 있는 존재라는 사실이다.

책은 단순히 위기의 원인을 나열하는 데서 멈추지 않는다.
우리가 원소의 흐름을 순환적으로 다시 설계할 수 있다면,
세 번째 월드 체인저인 인간은 다른 결말을 만들 수 있다고 말한다. 과학, 지구 시스템, 기후 변화, 생명의 철학을 한 흐름으로 읽고 싶은 독자에게 이 책은 탁월한 지적 안내서가 될 것이다.