딥 카본 천문대

딥 카본 천문대(DCO)는 지구에서 탄소 역할에 대한 이해를 변화시키기 위해 고안된 세계적인 연구 프로그램이다. DCO는 생물학자, 물리학자, 지구과학자, 화학자를 포함한 과학자들의 공동체로, 심층 탄소 과학의 새로운 통합 분야를 개발하기 위해 몇 개의 전통적인 징계선을 넘고 있다. 이 연구를 보완하기 위해 DCO의 인프라에는 공공 참여와 교육, 온·오프라인 커뮤니티 지원, 혁신적인 데이터 관리, 참신한 계측 개발 등이 포함된다.^[2]

2018년 12월, 연구원들은 10년 간의 Deep Carbon Observatory 프로젝트에 따르면, 지구상의 70%의 박테리아와 원소를 포함한 상당한 양의 생명체가 해저 2.5 km(1.6 mi)를 포함한 지하 깊이가 최소 4.8 km(3.0 mi)까지 산다고 발표했다.^[3][4][5]

역사

2007년, 카네기 연구소 지구물리연구소(Washington, DC)의 수석 과학자 로버트 하젠은 뉴욕 센츄리 클럽에서 지구 생명의 기원과 지구물리학적 반응이 지구 생명체의 발전에 얼마나 중요한 역할을 했는지에 대해 이야기했다. 제시 아우수벨, 록펠러 대학의 교수진 겸 알프레드 P의 프로그램 책임자. 슬론 재단은 참석했으며 이후 하젠의 저서 '제네시스: 생명의 기원을 위한 과학탐구.

하젠과 동료들은 2년간의 기획과 협업을 거쳐 2009년 8월 워싱턴 DC 카네기 연구소 지구물리학 연구소에 사무국을 두고 심탄소 관측소(DCO)를 공식 발족하고, 심탄소 사이클에 참여하기 위해 초청된 100여 명의 과학자들의 의견을 받았다. 2008년 워크샵, 그들의 독창적인 아이디어를 확장했다. 더 이상 지구상의 생명의 기원에만 초점을 맞추지 않고, 그 대신, 이 그룹은 지구, 즉 그 중요한 요소인 탄소에 대한 인간 이해를 더욱 강화하려는 입장을 분명히 했다.^[2]

딥 카본 사이클

딥 카본 천문대의 연구는 지구 표면 너머의 탄소 순환을 고려한다. 고압과 극한 온도 유기합성, 유기 분자와 광물의 복잡한 상호작용을 탐구하고, 심층 미생물 생태계 및 석유 지질화학 이상에 대한 현장 관찰을 실시하고, 하부 지각과 상부 맨틀 탄소원 및 싱크대의 이론 모델을 구성한다.

연구 프로그램

심해탄소전망대는 저수지·유속, 심층생명, 심층에너지, 극한물리·화학 등을 주제로 한 4개 과학공동체를 중심으로 구성돼 있다.

저수지 및 플럭스

저수지 및 플럭스 공동체는 지구의 깊은 내부에 있는 탄소의 저장과 수송을 탐구한다. 지각 판과 화산 분출의 전도는 깊은 지구를 오가는 탄소 흐름의 일차적인 수단이지만, 이러한 흐름의 과정과 속도는, 지구 역사 전반에 걸친 그들의 변화뿐만 아니라, 제대로 이해되지 않은 채로 남아 있다. 또한 원시 연돌 운석에 대한 DCO 연구는 연돌에 비해 매우 휘발성이 강한 원소에서 지구는 상대적으로 고갈되어 있다는 것을 보여주지만, DCO의 연구는 큰 탄소 저장소가 맨틀과 중심부에 숨겨져 있는지 여부를 더욱 연구하고 있다. 저수지 및 플럭스 커뮤니티 회원들은 지구 깊은 내부(핵심, 맨틀, 지각)에서 나오는 탄소 배출량을 나투(나투)를 통해 지표면 환경(예: 생물권, 하이드로스피어, 극저층, 대기권)으로 계량화하는 가시적 진전을 이루기 위해 심층지구 탄소 배출 프로젝트의 일환으로 연구를 수행하고 있다.발생 과정을 종합하다

딥라이프

Deep Life Community는 지구 깊은 생물권의 진화적, 기능적 다양성과 탄소 순환과의 상호작용을 탐구하면서 우리 행성 지하 생물의 극한 한계와 전지구적 범위를 문서화한다. Deep Life Community는 지표면 아래 해양 미생물과 대륙 미생물의 풍부함과 다양성을 그들의 게놈과 생물 지질화학적 성질의 함수로써 그리고 깊은 탄소와의 상호작용을 지도한다.

Deep Life Community는 생체 분자와 세포의 상황 및 체외 평가에 통합함으로써, 심층 생명의 생존, 신진대사, 생식에 대한 환경적 한계를 탐구한다. 그 결과 데이터는 깊은 생물이 탄소 순환에 미치는 영향과 깊은 생물권의 표면 세계와의 관계를 연구하는 실험과 모델을 알려준다.^[6] 심층생명공동체 회원들은 대륙과 해양 심층 지표면 환경에서 미생물 생물의 다양성과 분포를 파악하고 심층 생물권의 미생물 진화와 분산을 지배하는 메커니즘을 탐구하는 심층생명 센서스의 일환으로 연구를 진행하고 있다.^[7]

2018년 12월, 연구원들은 10년 간의 Deep Carbon Observatory 프로젝트에 따르면, 지구상의 70%의 박테리아와 원소를 포함한 상당한 양의 생명체가 해저 2.5 km(1.6 mi)를 포함한 지하 깊이가 최소 4.8 km(3.0 mi)까지 산다고 발표했다.^[3][4][5]

딥 에너지

Deep Energy Community는 깊은 지질학적 시간을 통해 깊은 탄소로부터 파생된 감소 탄소 화합물의 기원과 형태, 수량, 움직임을 제어하는 분자로부터 전지구적 규모에 이르는 환경 조건과 과정을 정량화하는 데 전념하고 있다. Deep Energy Community는 약 25개의 세계적으로 대표되는 지상 및 해양 환경에 대한 현장 기반 조사를 사용하여 지구의 지각과 맨틀에 있는 생물종과 유기종의 기원, 형태, 수량 및 이동을 제어하는 프로세스를 결정한다. 딥에너지는 또한 DCO가 후원하는 계측기, 특히 혁명적인 동위원소 측정기를 사용하여 지구 육상 및 해양 현장에서 추출한 생물학적, 생물학적 메탄가스와 유기종을 구별한다. Deep Energy의 또 다른 연구 활동은 온도, 압력, 유체 및 고체 구성의 함수로서 생화학 수소와 유기 화합물을 생성하는 유체암 상호작용의 메커니즘과 비율을 정량화하는 것이다.^[8]

익스트림 물리학과 화학

일련의 워크숍의 결과, DCO는 극한 조건에서 탄소의 물리학과 화학성을 검사하기 위해 추가적인 과학 커뮤니티를 시작했다. 극한물리화학공동체의 가장 중요한 목표는 지구와 다른 행성의 깊은 내부로부터 발견되는 바와 같이 극한 조건에서의 탄소의 물리적, 화학적 행동에 대한 이해를 향상시키는 것이다. 극한물리학 및 화학 연구는 탄소를 함유하는 시스템의 열역학, 화학적 심층 탄소 과정의 화학적 운동학, 고압 생물학 및 생물물리학, 수용액의 물리적 특성, 고압과 온도에서 탄소 및 그 화합물에 대한 이론적 모델링, 극한에서의 고체-유체 상호작용 등을 탐구한다. 조건들 극한물리화학공동체는 또한 지구와 행성내부에서 가능한 새로운 탄소를 함유한 물질을 식별하고, 이러한 물질의 특성을 특성화하고, 지구와 행성내부와 관련된 조건에서의 반응을 식별하기 위해 노력한다.^[9]

검색 통합

DCO가 2020년 완성에 가까워짐에 따라, 그것은 연구 공동체가 발견한 것을 과학 공동체와 더 넓은 대중 모두를 목표로 하는 다른 모델과 제품뿐만 아니라 지구의 탄소 모형에 통합하고 있다.^[10]

연구 하이라이트

현재까지 연구 하이라이트는 다음과 같다.

• 맨틀의 깊이 670km > 에서 나온 초깊이 다이아몬드는 지구 표면에서 나오는 유기 물질의 지질학적 시그니처를 포함하고 있어 탄소^[11] 순환에서 전도의 역할을 강조한다.
• 지구핵에는 상당한 양의 철 탄화물이 있을 수 있으며, 이는 지구 탄소 예산의^[12] 3분의 2를 차지할 것이다.
• 차세대 질량분석은 지각과 맨틀에서 나오는^[13] 메탄의 발생원인을 식별하기 위한 메탄 동위원소의 정확한 결정을 가능하게 했다.
• 지구권과 생물권은 복잡하게 연결된 진화를 보여준다; 지구상의 탄소 함유 광물의 다양성과 생태는 위대한 산화 사건과^[14] 같은 지구 역사의 주요 사건들을 면밀히 반영한다.
• 미생물 생명에 대한 알려진 한계는 압력과 온도의 측면에서 확장되었다; 복잡한 미생물들은 현재 해양 지각에서^[15] 2.5km 깊이까지 번성하는 것으로 알려져 있다.
• 대기 중 CO의₂ 화산 흐름은 이전에 생각했던 것보다 2배 이상 높다(이 흐름은 CO의₂ 인공적인 흐름보다 2배 낮은 수준으로 유지된다).^[16]
• 대륙₂ 지각에서 고대 식염수 주머니의 발견, 2.6 Ga > H, CH₄ 및 He가 풍부하며, 아마도 생명을^[17] 유지할 수 있는 초기 지각 환경의 존재에 대한 증거를 제공한다.
• 깊은 생물권은 지구상에서 가장 큰 생태계 중 하나로, 1만5000~2만3000메가톤(백만 미터톤)의 탄소(지구 표면의 모든 인간의 탄소 질량보다 약 250~400배 큰 것)를 포함한다.^[18]

지구의 탄소

지구 탄소는 광물학 및 지구화학에 대한 검토서 제75권이다. 2013년 3월 11일 오픈 액세스 출판물로 발매되었다. 지구의 탄소 각 장은 깊은 탄소에 대해 알려진 것을 종합하고, 또한 미래의 DCO 연구를 안내할 답변 없는 질문들을 개략적으로 설명한다.^[19] 딥 카본 천문대는 오픈 액세스 출판을 장려하며, 이와 관련하여 지구과학 분야의 리더가 되기 위해 노력하고 있다. DCO 자금후원은 공개접근 출판의 비용을 경감하기 위해 사용될 수 있다.^[20]

심탄소 관측소 데이터 과학

최근의 데이터 생성 기술의 발전은 점점 더 복잡한 데이터로 이어진다. 동시에, 과학과 공학 분야는 복잡한 시스템의 역학을 더 잘 이해하고 모델링하는 궁극적인 목적으로 점점 더 많은 데이터를 구동하고 있다. 그러나 복잡한 데이터에는 여러 규모에 걸친 정보와 지식의 통합과 전통적인 징계 경계의 범위가 필요하다. 지난 5년간 데이터 과학과 정보학을 위한 방법, 도구 및 응용 분야의 상당한 발전이 이제 다학제 및 학제간 문제 영역에 적용될 수 있다. 이러한 과제를 고려할 때, 각 DCO 연구 커뮤니티는 다양한 데이터 과학에 직면하고 있으며, 중요한 목표와 일상적인 과제를 모두 충족해야 하는 데이터 관리 필요성이 대두되고 있다. Deep Carbon Observatory Data Science Team은 정보 기술 방법, 사용 사례 개발, 요구사항 분석, 재고 및 인터뷰의 조합을 사용하여 각 DCO 프로그램과 전체 DCO에 대한 데이터 과학 및 데이터 관리 요구를 처리한다.^[21]

과학자들

심탄소 관측소에 관련된 과학자들의 목록:

미디어

2020년 4월 11일, 호주 방송사의 사이언스 쇼는 DCO를 통해 37분짜리 라디오 다큐멘터리를 방송했다.^[22]

참고 항목

참조

외부 링크

• "Deep Carbon Observatory (DCO)".
• "Carbon in Earth". Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 27 February 2013. Open Access publication