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May 19, 2023

지구상에서 가장 중요한 얼음을 보호하는 열 차폐 장치

레이첼 리더러(Rachel Riederer) 3월 하순 어느 맑은 아침, 시골의 엘모 호수(Lake Elmo)에서

레이첼 리더러

3월 말 맑은 아침, 미네소타주 엘모 호수 시골에서 나는 두 명의 재료 과학자 Tony Manzara와 Doug Johnson을 따라 Manzara의 집 뒤편의 겨울 언덕을 뛰어내렸습니다. 기온은 30도 초반이었습니다. 한 발의 눈이 땅을 덮었고 햇빛을 받아 거의 참을 수 없을 정도로 반짝였습니다. 두 사람 모두 어두운 색의 옷을 입었습니다. “파카는 필요하지 않습니다.” 존슨이 나에게 말했다. "하지만 선글라스가 필요해요. 눈맹인 거 아시죠?" 언덕 아래에서 몇 개의 칠면조 길을 지나서 우리는 너비가 약 100피트인 둥글고 얼어붙은 연못에 도달했습니다. 덥수룩한 눈썹을 가진 사교적인 남자 만자라(Manzara)와 조용한 목소리의 강인한 크로스컨트리 스키선수 존슨(Johnson)이 자신있게 얼음 위로 발걸음을 옮겼습니다.

만자라와 존슨은 일련의 실험을 통해 연못의 연간 해빙 속도를 늦추는 것이 가능하다는 것을 보여준 장소를 나에게 보여 주기를 원했습니다. 2012년 겨울부터 Leslie Field라는 동료와 함께 작업하면서 그들은 유리 미세구, 즉 작고 속이 빈 거품으로 얼음 일부를 덮었습니다. 여러 겨울 동안 그들은 코팅된 얼음이 맨 얼음보다 훨씬 더 천천히 녹는다는 것을 보여주었습니다. 일련의 과학 장비가 그 이유를 설명했습니다. 구체는 얼음의 알베도, 즉 얼음이 하늘을 향해 반사되는 태양광의 일부를 증가시킵니다. (밝은 표면은 빛을 반사하는 경향이 있습니다. 우리는 여름에 흰색 옷을 입을 때 "백색"을 뜻하는 라틴어인 알베도를 활용합니다.)

연못 가장자리에서 만자라와 존슨은 추억을 회상하기 시작했습니다. 원래 그들은 가장 밝은 얼음이 가장 오래 지속될 것이라고 기대하면서 얼어붙은 연못의 몇 개의 정사각형 부분에 유리 거품을 적용했습니다. 그러나 그들은 연못의 얼어붙은 표면 아래에서 물이 여전히 순환하고 있어 테스트 구역과 대조 구역 사이의 온도 차이가 사라지는 것을 발견했습니다. 그 후 몇 년 동안 그들은 연못 표면 아래에 플라스틱 시트 벽을 가라앉혔고, 코팅된 얼음은 더 오래 지속되기 시작했습니다. 처음에 Johnson은 잠수복과 스노우슈를 착용하고 허리에 밧줄을 묶은 다음 드릴과 측정 막대를 사용하여 얼어붙은 표면 위로 걸어가면서 수동으로 얼음 두께를 측정했습니다. 대신 소나 측정 방법을 알아냈을 때 그는 안도감을 느꼈습니다. 만자라는 내 시선을 반대편 기슭에 있는 두 그루의 나무로 향했습니다. "여기가 우리가 비행 알베도미터를 설치한 곳입니다."라고 그는 말했습니다. 알베도미터는 반사된 방사선을 측정합니다. 그들은 두 개의 도르래 사이에 묶인 밧줄을 통해 호수 위로 "날아갔습니다". 이 시점에서 나는 거의 한 시간 동안 얼음과 눈을 바라보고 있었고, 내 시야는 보라색-분홍색으로 변하기 시작했습니다. 나는 안으로 들어가면서 눈을 세게 깜박였다.

Manzara, Johnson 및 Field는 올바른 위치에 반사 물질을 얇게 코팅하면 세계에서 가장 중요한 얼음을 보호하는 데 도움이 될 수 있음을 증명하고 싶습니다. 기후 과학자들은 극지방의 얼음이 해마다 줄어들고 얇아지고 약화되고 있다고 보고합니다. 모델들은 2035년까지 여름에 북극해에 얼음이 사라질 수 있다고 예측합니다. 얼음이 녹으면 기후 변화의 희생자가 될 뿐만 아니라 온난화가 더욱 심화될 것입니다. 물리학은 거의 불길해 보입니다. 태양 복사로부터 바다를 단열하는 시원한 외투 역할을 하는 밝은 얼음과 비교할 때, 어둡고 얼음이 없는 바다는 훨씬 더 많은 열을 흡수합니다. 이 모든 일은 북극 여름의 24시간 태양 아래서 일어납니다. 그러나 북극의 취약성은 두 가지 측면을 모두 차단합니다. 이 지역에 도움이 필요한 만큼 북극의 생태계는 대규모 개입이 의도하지 않은 결과를 초래할 수 있을 정도로 민감합니다.

그날 오후 Field는 캘리포니아에서 Manzara의 집에 도착했습니다. 그곳에서 그녀는 마이크로 기술 컨설팅 회사를 운영하고 기후 변화, 엔지니어링 및 기업가 정신에 대한 스탠포드 과정을 가르치고 있습니다. 오랜 친구처럼 그녀는 안으로 들어가 인사를 했습니다. 필드는 "북극과의 연대를 위해" 어깨까지 오는 머리를 완전히 은빛으로 염색했다고 농담했다. 우리가 함께 앉았을 때, 세 명의 과학자 모두 유리 거품을 적용하는 것(거대한 통에서 흔들어 내거나 압력 냄비에서 뿌리는 것)부터 그 효과를 측정하는 것까지 공학적 도전을 즐겼다는 것이 분명했습니다. 그들은 창의적인 무리입니다. Johnson과 Manzara는 둘 다 3M의 수석 과학자였습니다. 물리학자인 Johnson은 전기 그리드를 안정화하기 위해 고용량 전송 케이블과 같은 첨단 소재를 연구했습니다. 유기화학자인 만자라(Manzara)는 에너지 소재에 중점을 두고 조명탄과 로켓 추진제의 재료를 만듭니다. Field는 60개 이상의 특허를 보유하고 있습니다. 존슨은 약 20세입니다. 12시쯤 만자라.