물이 얼면서 부피가 팽창하지 않는다면 어떤일이 발생할까

우리가 모두 알고 있는 물이 얼면 팽창하는 변하기 않는 진리는 지구라는 환경을 형성하고 지구상의 생명체를 지원하는 데 필수적인 역할을 합니다. 이로 인해 액체 상태의 물보다 밀도가 낮은 얼음이 형성되어 얼음이 뜨는 결과를 초래합니다. 만약 물이 얼었을 때 팽창하지 않는다면 얼음이 물 위로 떠오르지 않게 되고 그 영향은 매우 광범위할 것이며, 수생 생태계, 기후, 인프라 및 지질 과정에도 변화를 유발할 것입니다. 

 

 

수생 생태계의 막대한 변화

만약에 물이 얼면서 팽창하지 않고 이로 인해 얼음이 뜨지 않고 가라앉는다면 바다, 호수, 강 및 얼어붙은 수역은 급격한 변화에 마주하게 될 것입니다. 우리가 아는 자연 생태계에서는 호수나 강 표면에 얼음이 형성되면 극한의 추위로부터 얼음 밑에 있는 물속을 보존하여 겨울 동안 수중 생물이 생존할 수 있게 됩니다. 만약 지금과 같지 않다고 하면 호수가 바닥부터 얼어붙어 점차 살아있는 수중 생물 전체를 단단한 얼음 속에 가두게 됩니다. 이는 물속에서 서식하는 어류, 양서류, 무척추동물과 같은 모든 수중 생물의 생존을 마비시켜 막대한 멸종을 초래할 수 있습니다. 만약 이러한 현상이 지속된다면 수중 생물들은 이러한 가혹한 조건에 적응하기 위한 진화를 시작해야 하며, 그 결과 생물 다양성에 커다란 변화가 발생하게 됩니다.

 

더욱이, 얼음이 물 위쪽에 존재하지 않으면 호수나 바다의 계절적 회전율에 영향을 미칠 수 있습니다. 호수에서는 서로 다른 층의 물이 혼합되어 물 속 전체에 산소와 영양분을 분배하는 역할을 합니다. 단열 역할을 하는 얼음 덮개가 없으면 이러한 분배 과정이 억제되어 깊은 물에서 사용할 수 있는 산소가 고갈되고 영양분 가용성이 부족해질 수 있습니다. 이로 인해 수생 생물이 생존하기 힘든 데드존이 생겨나고 수생 생물의 죽음으로 인한 전반적인 수질과 생태계 건강이 저하될 수 있습니다.

 

지구의 기후와 날씨 패턴에 미치는 영향

물이 얼음이 될 때 팽창하는 것은 지구의 기후를 조절하는 데 필수적인 요인입니다. 떠다니는 만년설과 빙하는 상당한 양의 햇빛을 반사하여 더 시원한 지구 온도를 유지하는 데 도움이 되기 때문입니다. 만약 얼음이 뜨지 않고 가라앉는다면, 극지방의 만년설은 햇빛을 반사할 수 없고, 극지방이 사라지는데 기여하여 지구 온난화를 가속할 것입니다. 이로 인해 기온이 상승하면 빙하와 극지방의 얼음은 더 빨리 녹아 해수면이 상승하고 결국 이상 기후의 발생은 더욱 빈번해지고, 새로운 기상환경을 맞이하게 될 것입니다.

또한 얼음 분포의 변화는 열을 이동시키는 지구 해류 시스템의 중요한 부분인 열염분 순환을 방해할 것입니다. 열염분 순환은 염도와 온도의 차이로 인해 발생하는 과정이며, 만약 얼음이 가라앉으면 이러한 흐름을 유지하기에 어려움을 겪습니다. 결과적으로, 기후 패턴이 새롭게 바뀌어 갈수록 더 강력한 허리케인, 홍수, 가뭄 등 예측할 수 없는 계절 변화와 같은 더 심각한 현상이 발생할 수 있습니다.

 

인프라 및 인간 서식지에 미치는 영향

물이 얼 때 팽창하면 땅속의 위치한 물이 팽창하여 흙과 포장도로가 위로 밀려 올라가는 현상으로 인프라에 문제가 발생합니다. 만약 물이 얼면서 팽창하지 않으면 이러한 피해는 더 이상 인프라에 문제가 되지 않으며 추운 기후에서 도로, 파이프라인 및 기초에 대한 유지 관리 비용이 절감될 수 있습니다. 그러나 이러한 이점은 동시에 새로운 문제를 발생시켜 상쇄될 수 있습니다. 예를 들어, 물이 가라앉은 채로 얼어붙으면 물이 지하 깊숙이 침투하여 지하수 공급원에 도달하고 추운 지역에서는 얼음으로 인한 배관의 막힘이나 배관 파손을 일으킬 수도 있습니다.

지질학적 변화 및 침식 영향

물의 동결과 해빙 주기는 풍화작용을 통해 자연환경을 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 물은 암석의 틈새로 스며들어 어는 과정에서 팽창하고 암석을 부서지게 합니다. 만약 물이 어는 과정에서 팽창 특성이 없으면 물리적 풍화 속도가 감소하여 토양 형성의 속도에 변화를 가져오게 합니다. 암석을 토양으로 분해하기 위해 필요한 물의 동결 및 해빙 주기에 의존하는 산악 지역에서는 침식 속도가 감소하여 토지 개발에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

물이 얼면서 팽창하지 않는 다면 해안 지역 역시 침식 패턴의 변화를 경험할 것입니다. 새로운 서식지를 만들고 하천 수로를 유지하는 데 도움이 되는 점진적인 침식은 이뤄지지 않게 됩니다. 잠재적으로 해안선이 더 안정되는 효과가 있겠지만 생태계는 역동성을 잃게 됩니다. 

 

생물학적 적응과 진화에 영향

물의 팽창 특성이 사라지게 되면 시간이 지남에 따라 바닥부터 위로 얼어붙는 수역에서 생존해야 하기 떄문에 수생 생물에 진화적 변화를 가져올 수 있습니다. 또한 호수나 바다 위를 막아주는 얼음이 존재하지 않게 때문에 물고기는 더 추운 온도를 견디도록 진화하거나 얼어붙는 것을 피하기 위해 퇴적물에 파고들도록 진화할 수도 있습니다. 일부 개체는 기존의 서식지를 벗어나 더 따뜻한 지역으로 옮기거나 얼어서 죽는 것을 피하기 위해 생활패턴을 조정할 수 있습니다. 이러한 생물학적 변화는 먹이사슬을 변화시켜 잠재적으로 관련 생태계 전체에 파괴적인 영향을 미칠 수 있습니다.

 

물 저장고 및 저수지에 대한 잠재적 영향

만약 물이 얼었을 때 더 이상 팽창하지 않는다면 물 관리 방법에 새로운 적응이 필요할 것입니다. 특히 물 저장을 위해 계절에 따른 얼음 형성에 의존하는 자연 및 인공 저수지는 수위 및 가용성의 예측할 수 없는 변화에 직면하게 됩니다. 지금처럼 얼음이 떠 오르지않고 가라앉는다면 물에 잠긴 얼음이 사용할 수 있는 물의 양 예측에 영향을 미칠 위험이 있습니다. 물을 사용하는 농업 운영자, 물 공급 및 수력 발전 관리자는 물 공급을 정확하게 예측하기 위해 새로운 방법을 마련해야 합니다.

더욱이, 저수지와 자연 환경에서의 얼음이 가라앉으면 배수로, 댐 또는 취수 시스템에서 형성된 얼음이 배관을 막을 가능성이 높아질 수 있습니다. 이러한 피해를 예방하기 위해서는 안정적인 물 흐름을 보장하기 위한 새로운 배관 시스템이 필요합니다. 만약 새로운 시스템을 마련하지 못한다면 얼음을 통해 물을 확보하는 지역에서는 물의 사용 시기와 확보할 수 있는 양을 예측하기가 더 어려워지게 됩니다.