수심 1,000m 깊은 바다, 햇빛이 닿지 않는 완전한 어둠 속입니다. 잠수정의 강력한 조명에 놀라운 광경이 펼쳐집니다. 무수히 많은 하얀 입자들이 조용히, 끝없이 흩날리고 있습니다. 마치 무중력 상태에서 내리는 눈처럼 보입니다. 20세기 중반, 심해 탐사 기술이 발달하면서 본격적으로 연구대상이 된 이 신비로운 현상을 '마린스노우(marine snow)'라고 부릅니다. 그 전에 유명한 작가이자 환경운동가인 레이철 칼슨(Rachel Carson, 1907~1964)은 바다의 퇴적물을 끝없이 내려와 쌓이는 눈에 비유했었습니다. 이후 많은 해양학자들이 이 표현을 받아들여 사용하게 되었고, 현재는 바닷속에 있는 입자들 중 크기가 비교적 크고 아래로 침강하는 입자들을 마린스노우라고 부르고 있습니다. 이것은 바다에서 만들어진 입자들이 중력을 따라 수천 미터 아래 심해저까지 침강하는 대규모 현상인데요. 이 마린스노우는 해양 생태계에서 매우 중요한 역할을 담당합니다. 표층에서 심해까지 물질을 운반하는 바다의 엘리베이터 역할을 하기 때문입니다. 대양에서 해수 중에 있는 입자들은 대부분 생물들이 만들어낸 것입니다. 햇빛이 드는 표층에서 식물플랑크톤이 광합성으로 유기물을 생산합니다. 동물플랑크톤은 식물플랑크톤이나 미생물을 섭취합니다. 어류들은 플랑크톤을 섭취하죠. 표층 생태계에는 이처럼 다양한 플랑크톤과 유영동물들이 살고 있습니다. 식물플랑크톤은 광합성을 하려면 햇빛이 있는 표층에 떠 있어야 하기 때문에 보통 밀도가 해수보다 크지 않아서 잘 가라앉지 않습니다. 규조류와 같이 해수보다 밀도가 높은 패각, 즉 껍데기를 가지고 있는 경우에는 가라앉지 않기 위해 실과 같은 물질을 내어 서로 군체를 만들기도 합니다. 하지만 죽은 후에는 패각이 가라앉게 됩니다. 식물플랑크톤이 동물플랑크톤에게 먹혀 장속에서 뭉쳐진 후 배설되면 물속에서 잘 가라앉습니다. 동물플랑크톤과 어류들, 그리고 이보다 몸집이 큰 동물들이나 심지어 고래들까지 모두 배설을 합니다. 동물플랑크톤의 배설물은 공처럼 생긴 것 또는 원통처럼 생긴 것 등 다양한 모습을 하고 있습니다. 동물플랑크톤도 식물플랑크톤이 많은 표층에 있어야 섭식이 용이합니다. 동물플랑크톤 중 유공충을 비롯하여 탄산칼슘 패각, 즉 껍데기를 가진 종들은 규조류의 경우와 유사하게 해수보다 밀도가 커서 죽으면 가라앉게 됩니다. 해양생물들은 끈적한 점액질을 생산하는데 이 물질은 주위의 작은 입자들이 달라붙어서 큰 입자가 만들어지도록 도움을 줍니다. 육지에서 바람을 타고 먼지와 같은 점토광물들이 바다로 들어와서 이런 점액질 물질에 달라붙으면 밀도가 높아지게 되어 역시 입자들이 가라앉는 데 도움을 줍니다. 어떤 동물플랑크톤은 어류에게 먹히는 것을 피하기 위해 낮에는 깊은 곳으로 이동했다가 밤에 표층으로 올라와 섭식을 하기도 합니다. 이렇게 심해로 가라앉는 생물의 사체, 배설물, 갑각류의 껍질, 점액질의 유기물, 대기를 통해 유입된 점토광물 등 모든 입자들이 마린스노우가 됩니다. 마린스노우를 온전한 상태로 채집하는 것은 쉽지 않습니다. 표층 근처에서는 잠수부가 직접 병에 조심스럽게 담을 수 있습니다. 깊은 수심의 경우는 마린스노우를 깨뜨리지 않고 채집하기 위해 마린스노우 캐쳐라는 큰 통을 사용하기도 합니다. 침강하는 입자를 정량적으로 연구하기 위해서는 침강입자트랩을 사용합니다. 이 장비는 깔때기나 원통 아래에 채집병을 설치한 구조입니다. 시간에 따라 자동으로 채집병이 교체되어 시계열 자료를 얻을 수 있습니다. 표층에서는 부표에 매달거나 중성부력트랩을 사용하고, 심해에서는 해저에 계류선을 설치해 장기간 시료를 채취합니다. 마린스노우는 해양 생태계의 연결고리 역할을 합니다. 표층에서 생산된 유기물을 심층으로 운반하여 심해 생물들에게 에너지를 공급합니다. 화학합성 생태계를 제외하면 심해 생물들이 이용하는 유기물은 모두 표층에서 침강한 것입니다. 이를 '표층 생태계와 저서 생태계 결합(Pelagic-Benthic Coupling)'이라고 부릅니다. 표층에서 유기물 생산의 변동이 심층의 생태계 변동과 연결되어 있다는 뜻이죠. 이 두 생태계를 연결시켜 주는 것이 바로 침강입자 유기물입니다. 마린스노우는 또한 물질을 심층으로 수송하고 퇴적시킴으로써 해양으로부터 물질을 제거하는 역할도 합니다. 탄소, 질소, 인 등 유기물을 구성하는 원소들과 규소, 탄산칼슘 등 침강입자에 포함되어 있는 원소들이 해양에서 제거됩니다. 또한 대기 중 이산화탄소 농도를 조절하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 침강하는 유기탄소가 지속적으로 표층에서 심층으로 제거되지 않으면 해양 표층수는 대기와 평형상태에 도달하여 더 이상 이산화탄소를 흡수할 수 없게 됩니다. 생물들이 생산한 입자유기물의 침강을 통해 표층에서 심층으로 탄소를 수송하는 이 과정을 '생물학적 탄소 펌프'라고 합니다. 마린스노우는 해양 생태계의 물질 순환에서 핵심적인 역할을 담당합니다. 표층에서 심해로 에너지를 전달하고, 지구 탄소 순환에도 중요한 영향을 미칩니다. 기후변화로 인한 해양 환경 변화가 마린스노우의 생성과 침강에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구도 활발히 진행되고 있는데요. 또한 심해 채광이나 해양 오염이 이러한 자연적 과정에 미치는 영향도 중요한 연구 주제입니다. 작은 입자들이 만들어내는 바다속 눈은 해저에 쌓여서 과거의 지구 환경을 이해하는 중요한 열쇠를 제공해 주기도 합니다.