Yellowstone NP in Wyoming 05/31/2024

Yellowston NP 바로 아래에 붉은 덩어리가 보인다. 이 덩어리는 지하 깊은 곳에서부터 끓어 올라온 맨틀의 일부이다. 맨틀은 천천히 흐르는데 그 흐름을 ‘플룸(plume)’이라고 한다. 플룸은 거대하게, 그 표면에서 2개의 줄기가 옐로스톤 국립공원을 향해 뻗어 있다. 2개의 줄기는 옐로스톤 국립공원의 지하 약 10km에서 가로로 퍼져 ‘마그마 웅덩이’를 형성한다. 이 마그마 웅덩이의 열에 의해, 뜨거워진 지하수가 옐로스톤 국립공원 지표까지 상승해 온천이나 간헐천 등의 지형을 만든다.

옐로스톤 지역이 지구상에 모습을 드러낸 시기를 지질학자들은 34억년 전에서 6억년 사이라고 한다 그무렵 북 아메리카 대륙이 서서히 모습을 드러내기 시작하고 옐로스톤은 아직 바다속에 잠겨 있었다. 6억년에서 7천 5백만년 사이에 오늘날의 아메리카 대륙이 홍수기에 접어들면서 바다에 잠긴 대륙이 서서히 상승하고 현재의 그랜드 티톤 공원이 만들어졌다.

Grand Teton NP

뜨거운 열과 압력에 의해 기존에 형성된 바위들이 변형을 가지게 된다. 기존의 이곳 옐로스톤 바위들은 사암과 화강암의 돌들이 바뀌어 편마암(Gneisses)와 편암(Schist)으로 변형되면서 산과 침식 풍화가 형성되기 시작했다. 2백만년전, 120만년전 그리고 60만년전 3번의 대 화산 분출이 이곳에서 일어났었으며, 옐로스톤의 화산 활동은 지난 200년 동안 그 어느 지역보다도 활발하게 진행되었으며 120년 전의 화산 폭발시에는 멀리 캘리포니아와 텍사스 지역까지도 그 파편의 일부가 날아갔다고 한다. 이것은 1980년의 St. Helena 화산 폭발보다 1만배나 더 큰 규모였다고 하니 우리의 상상을 초월한다.

특히 이곳은 세계에서 유일하게 모든 열수 운동이 종류별로 한곳에 모여 있는 곳. 지구상에 존재하는 나머지 모든 열수 현상을 다 합해도 옐로스톤의 가이져, 열탕, 분기공 및 진흙열탕보다 적다고 한다. 그리고 그중 거의 대부분이 Norris와 Mammoth Hot Spring에 몰려있다. 왜 이곳에 대규모의 화산 폭발이 계속되었을까? 지구의 표면 끝부분은 단단한 바위층, 즉,지각. 깊은 곳은 30마일, 바다밑은 10마일 정도의 깊이를 갖고 바로 밑부분인 Mantle층과 연결되어 있는데 이 맨틀층이 지각을 만들어 내는 물질이라고 한다. 약 수천마일의 깊이로 지구의 핵인 Core와 연결되어 있다. 마그마 Chamber(마그마 덩어리)가 옐로스톤 밑부분에 존재하고 있다. 지각과 마그마, 즉, 맨틀과의 두께는 3마일 내지는 4마일(6km)밖에 되지 않는다.

1959년의 Hergen 대 지진시에는 산의 반이 무너져 내리고 간헐천의 활동이 바뀌고 온천의 흐름이 정지되는 등 많은 변화가 있었다. 따라서 옐로스톤은 억겁의 시간이 흐르면서 용암의 높은 온도에 주조되고 빙하의 차거운 얼음으로 담금질을 거치면서 풍화작용에 의한 변화와 생 화학적인 물리작용에 의해 정교하게 다듬어진 공원이라고 할수 있겠다. 옐로스톤은 거대한 Hot Spot(뜨거운 지진대)위에 놓여 있기 때문에 언제나 크고 작은 지진이 매일 17회씩 일어나고 있으며 근래의 대지진으로 기록된 1959년에는 깊이 120m의 옐로스톤 호수가 크게 출렁거릴만큼 진동이 심했다고 한다. 따라서 옐로스톤은 화산불의 높은 온도속에서 주조되고 빙하의 얼음으로 담금질을 거친다음 바람과 물, 생화학적인 변화과정에 의해 정교하게 조각되었다고 할수 있다.

Yellowstone Lake. 북미에서 가장 큰 산상호수, 고도 해발 2357m, 최고깊이 118m, 지금도 계속되는 격렬한 화산 활동으로 호수 북쪽은 1년에 1인치씩 솟아오르고 있다. 현재 옐로스톤의 형태는 약 60만년전의 화산 함몰로 생긴 소위 거대한 칼데라인데 속도는 느리지만 지금도 그 변동은 계속되고 있다. 맨틀층은 계속적으로 움직이고 있으며 세 번의 거대한 화산 폭발과 옐로스톤 지하에 존재하는 마그마층의 지속적인 운동으로 보아 옐로스톤 국립 공원은 엄청난 힘으로 남서쪽으로 조금씩 이동하고 있다고 한다.

전문가들은 옐로스톤이 폭발할 경우 미국 영토의 3분의 2가 초토화될 수 있다고 경고한 바 있다. 옐로스톤을 만든 슈퍼볼케이노가 폭발할 경우 화산 분출로 인한 직접적인 피해 뿐 아니라 이산화황에 의한 산성비, 화산재가 태양 빛을 차단하면서 생기는 2차 피해 등도 생명체를 초토화시킬 수 있다는 것이다.

미국지질조사국(USGS) 관계자는 대규모 화산 폭발은 일어날 가능성이 낮다고 말했다. 가능성이 가장 높은 활동은 열수 폭발(용암이 아닌 증기와 뜨거운 물의 분출)이나 용암류라고 말한다. 용암류는 일종의 마그마 폭발이지만 칼데라를 형성하는 폭발만큼 파괴적이지는 않다. 즉각적인 파괴 대신, 용암 흐름은 며칠, 몇 달, 심지어 몇 년에 걸쳐 땅에서 천천히 흘러나온다. 

210만년 전 이 화산은 경악할 만한 크기의 폭발을 해서 미 대륙의 상당 부분을 화산재로 덮었다. 당시 폭발 규모는1980년 세계를 놀라게 한 세인트 헬렌스 화산 폭발의 6,000배에 달하는 화산재를 뿜어내는 정도였다. 이를 기반으로 만일 현재 상황에서 터졌을 때의 예상도도 만들어졌는데, 만일 분화하면 미국, 캐나다, 멕시코는 그대로 멸망한다. 옐로스톤 화산의 마그마 챔버의 양은 세인트 헬렌스 화산의 1만 배이다. 보통의 화산과는 급이 다른 거대한 마그마 챔버 때문에 공원 자체가 커다란 마그마 위에 있는 곳이 바로 옐로스톤 국립공원이다.

지금까지 과학자들은 옐로스톤을 만든 슈퍼볼케이노가 열점(Hot spot) 때문에 만들어졌다고 생각했다. 열점으로 인한 화산분출은 오늘날에도 볼 수 있다. 현재까지도 격렬하게 폭발하고 있는 하와이의 킬라우에아 화산이 그예다. 이게 바로 '맨틀플룸(matle plume)' 모델이다. 

Diagram of the Yellowstone Caldera

Yellowstone은 4개의 Caldera로 이루어져있다. 큰 것 안에서 작은것들이 터진셈이다. 

The magma reservoir beneath the Yellowstone supervolcano consists of two chambers, one shallow and one deep.

Grand Prismatic Spring은 옐로스톤 국립공원에서 가장 큰 온천으로 그 지름은 110m에 이른다. 깊이는 약 50m이고 온도는 65~85℃의 고온이다. 온천 가장자리는 바깥쪽을 향하면서 초록색, 노란색, 주황색으로 수놓아져 있다. 이들 색은 Cyanobacteria(광합성 세균) 때문에 생겼다. 온도에 따라 다른 색의 박테리아가 서식하기 때문에 같은 중심원의 모양으로 색이 변하는 모습을 볼 수 있다.

화산 유황개스는 폐암 발병률에 있어서 담배를 훨씬 넘어선다. 게다가 강산성인 경우가 많다.1988년 NHK-디스커버리 합작 다큐멘터리 '지구대기행'에서 취재진이 펄펄 끓는 진흙탕에서 시료를 채취해서 산성도를 재 보았는데 pH 1.0~1.5. 그야말로 한 일주일 담가두면 뼈가 녹아내릴 수준의 강산성이었다. 실제로 누가 빠졌는데 시신도 못 건진 사례도 있다. Thermal area가 위험한 진짜 이유는 자신이 밟고 있는 곳이 일반 땅인지 아니면 뜨거운 온천 위에 덮여 있는 얇은 바닥인지 알 길이 없기 때문이다. 즉, 바닥이 무너지면 바로 아래의 미발견 온천으로 다이빙하게 될 수도 있다. 영어로는 'thin crust'라고 한다. 위에 언급했듯이 이곳의 온천수는 매우 뜨겁고 강산성이기 때문에 밟고 있는 바닥이 무너져서 깊은 온천으로 떨어지면 시체도 못 찾는다.

2016년 6월 7일에 사망한 사람이 있다. 대학 졸업 기념 여행을 했는데 예쁜 색깔의 푸른 온천을 보고 거기에 들어가서 즐기고 싶다고 느껴 곳곳 경고 표지판에 개의치 않고 섭씨 90도가 넘은 고온의 강산성 간헐천을 마음에 들였는지 온도를 확인하려고 가장자리에 접근하자 발이 미끄러져 간헐천에 빠지고 말았다. 더구나 구조대원들이 그의 시신을 발견했을 때는 번개를 동반한 폭풍의 방해로 인양이 지연되었고, 결국 구조대가 돌아왔을 때 그는 강산에 완전히 녹아 흔적도 없이 사라졌다.

이런 산성도가 높은 곳에서도 원시 박테리아들이 산다. 

Sulphur Caldron is ten times more acidic than lemon juice, Sulphur-rich gasses rise furiously here, filling Sulphur Caldron with sulfuric acid. Icreadibly, this muddy pool is teeming with life! Thermoacidophile is microorganism that love to live in an extremely hot., acidic environment.

‘유황 가마솥’은 레몬즙보다 산성이 10배 더 강하다. 여기에서는 유황이 풍부한 가스가 격렬하게 상승하여 유황 가마솥에 황산을 채운다. 놀랍게도 이 진흙탕에는 생명이 가득하다!  열산성균(Thermoacidophile)은 매우 뜨겁고 산성인 환경에서 살기를 좋아하는 미생물이다.

1988년 여름 7월부터 9월까지 3개월간에 걸쳐 이 국립공원을 휩쓴 유사이래 번개에 의한 대화재 때문에 공원의 반이 타고 들소를 포함한 많은 야생동물이 희생 됐으나 화마에 휩싸였던 지역에는 초목들이 되살아나고 있다. 산불은 옐로스톤의 생태계를 더욱 다양하게 만들고 생태계의 연계를 강화하며 산불로 더욱 황폐해 지는 것이 아니라 더욱 풍요해 진다. 

Yellowstone A Year After 1988 Fire poster by Nasa/goddard Space Flight Center

기존의 죽은 나무들 사이에서 파랗게 새로운 생태환경이 만들어지고 있다. 이 산불은 세계 산불방지 시스템을 근본적으로 바꾸는 계기가 되었다. 당시 산불로 Yellowstone 국립공원 숲의 30%가 사라졌지만 당시 산불이 이곳 생태환경을 새롭게 활성화시키는 계기가 되었다는 긍정적 평가가 제기된것이다.

1만 2천년전 빙하가 고원지대에서 물러간 이후 대규모 산불들이 주기적으로 옐로스톤을 휩쓸어 초목을 모조리 태우고 자연에 다시 생기를 불어넣는 한편 삼림의 생태계를 더욱 다양하게 만들었다. 아마도 300년 내지 350년을 주기로 대규모 산불이 옐로스톤에 발생하는 것으로 보인다.

옐로스톤의 대부분은 북부 로키산맥으로 둘러싸인 고원지대. 중심고원의 높이는 8200ft(2500m), 주위 정상 봉우리는 11,000ft(3300m)로 높은 고도로 인하여 공원 전지역이 길고 추운 겨울, 짧고 서늘한 여름기후를 보이고 있다.

화산 폭발과 산맥 형성 이후 두 개의 큰 힘을 합친 것 보다 더 강력한 지질 변화의 힘이 있었으니 바로 “침식 시대”였으며 이 힘은 4억년 동안 지각 운동이 한 것만큼의 강력한 변화를 45만년동안 지각에 힘을 가해 왔다.

가장 강력한 침식의 힘은 물이었으며 특히 얼음으로 되어 있을 경우 더욱 큰 힘을 발휘, 해마다 쌓인 겨울 폭설은 여름의 홍수보다 수량이 많았고 눈은 단단한 얼음 만큼의 경도를 가지고 수백, 수천 피트 두께로 지구 표면을 깎기 시작하였다. 눈이 녹아 흐를 때 마다 산 자락에서 깎여나온 바위들을 하부로 실어 나르고 적절한 시간만 주어지면 큰 산맥조차 평평한 모래와 자갈밭으로 바꾸기도 하였다.

위 지층은 Yellowstone 지질 연구에 자주 등장하는 지형이다. Yellowstone은 화산지대이기도 하지만 과거 빙하로 덮였던 시기도 있었다. 사진위 띠 모양으로 보이는 것이 화산암으로 주상절리(columnar joint) 라고 한다. 주상절리 띠를 기준으로 아래쪽은 호수 퇴적층, 윗쪽은 빙하 퇴적물이다.

5000만년동안 3번의 지각변동이 있었다. 제일 밑쪽은 150만년전의 화산폭발, 두번째 주상절리는 용암이 갑자기 식어서 생긴 것이고 제일 위쪽은 14000년전 해빙기때 퇴적된 지층이다. 

오가닉님, 재밌는 정보 감사합니다. 저희도 지난주에 옐로우스톤레 다녀왔는데 올리신글을 읽고 좀더 정리가 되네요. 저희 가족은 그랜드캐년이 젤 좋았습니다.

아메리카 들소(Bison)는 성체인 수컷의 체중이 1톤 가까이 되는 북아메리카 대륙 최대의 육상 동물이다. 움직임은 민첩해서 시속 50km 가까이 달릴 수 있다. 아메리카들소의 새끼는 4월 말부터 5월에 걸쳐 태어난다. 현재 4800마리 정도의 아메리카들소가 옐로스톤 국립공원에서 서식하고 있어서 북아메리카 최대의 야생 서식지가 되었다.

The Yellowstone bison herd roams the Greater Yellowstone Ecosystem. The bison herd is probably the oldest and largest public bison herd in the United States, estimated in 2020 to comprise 4,800 bison. The bison are American bison of the Plains bison subspecies.

Mud Volcano. https://www.youtube.com/watch?v=a9hUsVq9q7U.  

이것은 진흙 화산이라는 ‘Mud Volcano’라는 이 일대에서 볼 수 있는 진흙 웅덩이이다. 이 진흙 웅덩이는 ‘Mud Pot’라고 불린다. 땅속 깊은 곳에서 올라오는 황화수소를 미생물이 영양원으로 이용할 때 황산이 발생한다. 이 황산 때문에 암반이 녹아서 점토가 된다. 그리고 땅속에 있는 화산 가스가 지상으로 나올 때 이 점토 속을 통과함으로써 사진과 같이 부글부글 끓어오르는 듯한 진흙 웅덩이가 된다.

진흙이 내는 소리가 무려 반마일 밖에서도 들렸다고 1870년 General Washburn이 기록하고있다. 

Dragons Mouth 이름도 잘지었다. 실제 용들의 울부짓는 소리다.  https://www.youtube.com/watch?v=dUEgY2KADLI

와! 정말 Yellowstone은 알면알수록 새로운 정보가 쏟아진다. 이런 세계최대의 대자연이 우리 근처에 있다는 사실만으로도 우리는 엄청난 복을 받은 것이다.

A family group photo, possibly taken by W.H. Jackson. Bannock elders reported this may be a photograph of Chief Tendoy, Chief of the Lemhi Shoshones. Tendoy Falls on Ferris Fork in the southwestern part of the park is named after him.

항상 의문이 생긴다. 백인들이 들어오기전에 누가 살고있었을까?

Traveling in extended-family groups, the Tukudika followed the park’s rivers and streams to hunt game, harvest plants, and find suitable campsites. They traveled to higher elevations in the warmer months and stayed at lower elevations during the colder months. According to the Shoshone-Bannock tribes of southeastern Idaho, some Tukudika stayed in the park year-round.

대가족 단위로 여행하는 투쿠디카 부족은 공원의 강과 개울을 따라 사냥감을 사냥하고, 식물을 수확하고, 적합한 캠프장을 찾았다. 그들은 따뜻한 달에는 더 높은 고도로 여행했고, 추운 달에는 더 낮은 고도에 머물렀다. 아이다호 남동부의 쇼쇼니-배녹(Shoshone-Bannock) 부족에 따르면 일부 투쿠디카(Tukudika)는 일년 내내 공원에 머물렀다고한다.

1807년 백인으로써는 처음으로 이곳을 방문한 John Colter (1774 - 1813).

19세기 초반까지 개척자가 이야기하는 옐로스톤의 존재를 믿는 사람은 결코 많지 않았다. 탐험가 중의 한 사람인 짐 브리저(Jim Bridger, 1804~1881)는 머드 포트처럼 부글부글 끓어오르는 지옥이나 석회화 단구 같은 경치 등이 이곳에 존재한다는 사실을 알렸다. 그러나 그의 말은 허황되게 지어낸 이야기에 지나지 않는다고 받아들여졌다. 그러나 이 지역의 개척이 이루어짐에 따라 많은 사람이 사실임을 확인하게된다. 

1870년 8월 미국 몬타나주에서 워시번과 돈(Henry D. Washburn & Gustavus C. Doane)의 탐험대는 그때까지 몇십 년 동안 소문으로 알려져온 옐로스톤 지역의 놀라운 자연현상을 탐사하기 위해 출발했다. 옐로스톤 지역에서 "놀랍고 신비로운 자연현상"을 발견하고 서로 모자를 벗어던지며 환호한 뒤에 1870년 9월 19일 밤 모닥불 앞에서 이야기를 나누는 자리에서 한 시민이 이런 제안을 했다.

“이곳이야 말로 관광명소가 될 것이 틀림없다. 확실한 투자를 위한 공동소유를 논의해야 한다." 그러나 대원 중 한 사람인 법률가 헤지스(Comelius Hedges)가 이렇게 덧붙였다. "이처럼 신비한 곳을 개인의 사유지가 되게 해서는 안된다. 모든 국민의 즐거움이 되게 해야 된다." 모든 대원들은 이 제의에 흔쾌히 동의했으므로 National Park 로 지정하자는 탐험 보고서를 마련하게 되었다. 이렇게 해서 '놀랍고 신비로운 자연 현황', '사유 아닌 공유', '모든 국민의 이용과 즐거움'이란 생각이 국립공원의 이념으로 정립된 것이다.

1872년 3월 1일 자로 옐로스톤이 세계 최초의 국립공원으로 지정 공포된다. 이때 그랜트(Ulysses S. Grant) 대통령이 선언한 "모든 국민의 복리와 즐거움을 위한 공공적 공원이며 Playground"라는 말이 국립공원의 또 다른 이념이 되고 있다. On March 1, 1872, Grant signed the Yellowstone National Park Protection Act, which made the area “a public park or pleasuring-ground for the benefit and enjoyment of the people.”

Yosemite 하면 간헐천 'The Old Faithful' 인데... 이번엔 크게 감흥을 주지 못했다. 엄청나게 많은 사람들이 지켜보았지만.. 20년전에 본것과는 많이 달랐다. 간헐천도 늙어가는 모양이다. 분출하는 힘이 떨어진다. 

간헐천 Geyser은 고온의 마그마에 달궈진 지하수가 지반이 약한 곳을 뚫고 가스와 함께 뿜어져 나오는 것을 말하며 ‘자연의 분수'라고 불린다. Old Faithful Geyser는 1959년과 1983년에 있었던 미국 대지진 이전까진 정확히 65분 간격으로 천연 분수를 내뿜었지만, 지금은 평균 69분에서 76분 사이에 한 번씩 지상 최대의 분수 쇼를 보여주고 있다. 60m 이상 높이로 지하수를 뿜어내는 양은 성인 남성 몸통만한 드럼통 2천개 분량이나 된다고 한다.

온천 지대에 있는 Mammoth Hot Spring 에서는 하얀 계단식 논과 같은 지형을 볼수 있다. 석회질로 이루어져 있으며 ‘석회화 단구(石灰華段丘: travertine terrace)’라고 불린다. 사진의 석회화 단구는 ‘Minerva Terrace’라고 이름 붙여져 있다. 석회화 단구는 2만 년 정도의 긴 세월을거쳐 지하에서 흘러나온 석회 성분 등이 퇴적되어 생긴 것이다.

여기에서 사는 미생물들은 다른 행성생명체의 연구에 중요한 자료가 된다. 

Yellowstone! 갈때마다 다르게 느껴지니 이를 어쩌나..

Yellowstone 온천에 서식하는 미생물들을 정확히 이해하는데 좋은 설명이 있어서 번역해보았다.  

Thermophiles thrive in this hot spring, creating a tapestry of color. Some microorganisms liv on sunlight. Others live on gases, such as hydrogen sulfide. Spirulina is just one of many thermophiles living at Mammoth Hot Springs. When seen through a microscope, its spiral shape is easy to detect. Extraordinary Life You are looking at billions of microorganisms living and prospering amid gases and heat-conditions that are lethal to humans. Some scientists study these remarkable thermophiles and their hot spring habitats to determine whether other worlds might support life. They are also learning about the kinds of evidence to search for in their quest to find life beyond Earth.

Finding a Niche - As you look at the spring's patchwork of colors, you are looking at a world of thermophiles. Many species flourish ere, each in a unique niche created by subtle differences in the spring.

* Temperatures vary - spots too hot or too cool for some are perfect for other thermophiles.

* Gases, most potent at the vent, are nutritious for some, but deadly for others.

* Swirling water or calm pools create different living conditions.

* The formation's miniature hills and valleys capture light and cast shadow. - habitats for sun or shade-loving thermophiles.

이 온천에서는 호열성 식물이 번성하여 다양한 색상의 태피스트리를 만든다. 일부 미생물은 햇빛을 받으며 살아간다. 다른 미생물들은 황화수소와 같은 가스를 먹고 산다. 스피루리나는 매머드 온천에 살고 있는 많은 호열성 식물 중 하나일 뿐이다. 현미경으로 보면 나선형 모양을 쉽게 확인할 수 있다. 여러분들은 인간에게 치명적인 가스와 열 조건 속에서 살고 번성하는 수십억 개의 미생물을 보고 있다. 일부 과학자들은 이 놀라운 호열성 생물과 그들의 온천 서식지를 연구하여 다른 세계에서 생명체가 존재할 수 있는지 알아보고 있다. 그들은 또한 지구 너머의 생명체를 찾으려는 탐구에서 찾아야 할 증거의 종류에 대해서도 배우고 있다.

Finding a Niche - 온천의 다양한 색상을 살펴보면서 호열성 식물의 세계를 보고 있는 것이다. 많은 종들이 온천의 미묘한 차이로 인해 형성된 독특한 틈새에서 번성한다.

* 온도는 다양하다. 일부 미생물에게 너무 덥거나 너무 차가운 지점이 다른 호열성 미생물에게는 완벽한 서식지다.

* 통풍구에서 가장 강력한 가스는 일부 미생물에게는 영양가가 있지만 다른 미생물에게는 치명적이다.

* 소용돌이치는 물이나 잔잔한 pool은 다양한 생활 환경을 조성한다.

* 지형의 작은 언덕과 계곡은 빛을 포착하고 그림자를 드리운다. - 태양이나 그늘을 좋아하는 호열 생물의 서식지가 된다.

Yellowstone North Gate 밖으로 나오면서 펼쳐지는 전경이 이렇게 아름답다. 

Cinnabar Mountain, Montana