Comparison of biogeochemical signals between a mud volcano and a pingo-like feature in the Canadian Beaufort Sea

Abstract

018년 아라온호 북극해 탐사(ARA08C) 동안 캐나다 보퍼트해 대륙붕 및 대륙사면에 각각 위치한 핑고(pingo, 수심 107m) 및 해저진흙화산(MV, 수심 746m)에서 원격무인잠수정(ROV, remotely operated vehicle)을 이용하여 푸쉬코어(push core) 퇴적물을 획득하였다. 본 연구에서는 이들 구조 내 메탄산화와 관련된 생지화학적 특성을 연구하기 위해 퇴적코어를 1 cm 간격으로 채취한 후 원소성분(유기탄소(TOC)와 황(TS)), 지질생체지표 및 16S rRNA 분석을 수행하였다. Pingo 코어퇴적물은 해저진흙화산 코어퇴적물(δ13CTOC; -27.3±0.7‰ 및 δ34STS; -7.5±1.4‰)에 비해 상대적으로 가벼운 δ13CTOC (-37.1±6.1‰) 및 δ34STS (-3.5±6.9‰)값을 보였다. 이는 pingo 코어퇴적물 내 황산염 환원과 연관된 미생물의 메탄산화 기여를 간접적으로 나타낸다. 또한, pingo 코어퇴적물은 매우 가벼운 δ13C 값(-131±18‰)을 나타내는 지질화합물(PMI, archaeol, sn-2-hydroxyarchaeol)들이 우점적이며, 이들은 주로 해양 및 육상기원(ANME-1 및 ANME-2a/b) 군집에서 기인한 것으로 나타났다. 반면, MV 코어퇴적물은 상대적으로 낮은 지질화합물 분포 및 가벼운 δ13C 값(-89±6‰)을 나타냈으며, 대부분 해양기원(ANME-3) 군집에서 기인한 것으로 나타났다. 이와 관련하여, 영구동토층/가스 하이드레이트 해리에 따른 대륙붕 pingo 구조 내 지속적으로 유입되는 메탄은 ANME-1 및 ANME-2a/b에 의해 활발히 산화될 것이라 판단된다. 반면, 대륙사면 MV 코어퇴적물 내 최근 급격한 메탄 방출 현상은 ANME-3의 산화 활동을 제한시킬 것으로 예상된다. 추후, 이들 구조 내 메탄산화 기작 차이에 영향을 미치는 지역 간 환경요인을 파악하기 위해 좀 더 상세한 연구가 요구된다.