거대한 우주 공간에서 도시 만큼 작은 공간에 대한 오염물질 배출량을 모니터링하는 것은 어려운 일이다. 그럼에도 불구하고 미 항공우주국(나사, NASA)은 지난 수십 년 동안 오존층을 측정하고, 바다와 열대우림 등 지구에 접근해 감시를 지속적으로 진행해 왔다.
지난 7일 나사는 대기질 측정을 위한 장비를 스페이스X의 로켓에 실어 쏘아 올렸다. 이 장비는 템포(Tempo: Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution)라는 이름의 대기권 오염물질 측정 장치다.
나사의 대기 중 이산화탄소 연구를 위한 첫 번째 위성인 OCO-2(Orbiting Carbon Observatory-2)는 지난 2014년에 발사됐고, 여전히 활동 중이다. 후속 모델인 OCO-3는 현재 국제우주정거장에 탑재되어 있다. 두 위성은 로스앤젤레스 유역과 유럽 최대 발전소의 탄소 배출량에 대한 상세한 지역 지도를 제작했다.
이번에 발사된 템포는 이전의 지구 관측 위성과 달리 정지 궤도에 고정되는 최초의 기기가 된다. 지구와 같은 속도와 방향으로 궤도를 회전하는 정지궤도다. 나사는 처음으로 미국 본토, 카리브 제도, 캐나다와 멕시코 대부분을 포함한 북미 전역에서 이산화질소, 오존, 포름알데히드 등 오염물질을 낮시간에 매시간 관측할 수 있게 됐다.
템포는 또한 커뮤니티 단위로 오염의 변화를 추적할 수 있다. 저소득층과 소수민족 등의 환경적 불이익을 밝히는 데도 유용할 것이라는 예상이다. 일기 예보도 가능해진다.
와이어드에 따르면 그러나 템포의 임무에는 한계가 있다고 한다. 지상 모니터가 위만 보는 것처럼 위성은 아래만 본다. 국립해양대기청(NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)의 화학자 그레고리 프로스트는 어떤 오염 물질이 어떤 고도에 있는지 등의 세부 정보는 많이 놓치게 된다고 지적한다.
나사는 이를 보완하기 위해 올여름 NOAA, 국립과학재단 및 다른 관련 기관과 협력해 우주와 지상 사이의 오염물질 측정도 진행한다. 나사의 DC-8, 걸프스트림 III 및 V, 기타 제트기에 탑재된 장비들이 뉴욕시, 로스앤젤레스, 워싱턴DC와 같은 도시와 해안 지역 위의 미량 가스 및 에어로졸을 모니터링한다.
측정된 판독값은 템포의 공간 데이터를 보정하고, 위성 또는 지상 커버리지가 부족한 지역에 추가한다. 이 모든 데이터를 EPA(미 환경보호국) 모니터 및 날씨 모델의 정보와 결합한다. 그렇게 되면 기후 과학자들은 다양한 관점에서 대기를 분석할 수 있다.
과학자들은 특히 PM2.5라고 불리는 오염 물질, 즉 지름이 2.5마이크로미터 미만인 미립자를 탐색하는 데 관심이 크다. 이런 에어로졸은 대기의 1% 미만이지만 모든 대기의 질에는 이 미립자가 관련된다. 미립자는 농작물에 해를 끼치고, 눈 건강을 악화시키며, 사람들의 폐에 침투하여 심혈관과 호흡기 질환을 일으킨다. 특히 지름이 1마이크로미터 미만인 더 작은 입자들은 심지어 혈류로 들어갈 수도 있다. 이는 이미 실증적으로 증명됐다.
나사의 행성 과학자 데이비드 다이너는 "공기로 운반되는 미립자 물질은 전 세계적으로 환경 건강에 가장 위험하다"고 지적한다. 그러나 어떤 종류의 PM2.5가 인간에게 가장 해로운지는 여전히 미스터리다.
이를 알아내기 위해 다이너는 질병통제 및 예방센터, 국립보건연구원을 포함한 주요 보건 기관과 나사의 첫 번째 협력을 이끌고 있다. 이탈리아우주국과 협력, 내년에는 마이아(MAIA: Multi-Angle Imager for Aerosols)라는 이름의 관측대를 발사하는 것을 목표로 하고 있다.
이 관측대는 보스턴, 요하네스버그, 텔아비브를 포함해 지구에서 가장 인구가 많은 11개의 대도시 지역에서 공기를 샘플로 채취하게 된다. 이 기구는 에어로졸의 크기와 화학적 구성에 대해 알아보기 위해 에어로졸에서 산란되는 햇빛을 측정할 것이다. 데이터는 역학자들에게 전달되고 역학자들은 지상 모니터의 정보와 통합하고 공중 보건 기록과 비교해 폐기종, 임신 합병증, 조기 사망과 같은 특정 건강 문제와 어떤 크기와 혼합물이 관련이 있는지 알아내게 된다.
나사는 이 같은 추적을 통해 어떤 독소 또는 혼합물이 가장 해로운지를 알고 그 근원을 추적할 수 있다면, 사회는 인간의 건강에 가장 해로운 영향을 미치는 입자들을 더 효과적으로 규제할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
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