북극은 겨울이 오면 몇 달 동안 일출을 보기 어렵다. 밤이 지속되는 것이다. 인간 같은 주행성 동물은 혼란을 겪는다. 낮과 밤의 규칙적인 주기에 익숙해져 있기 때문이다. 계속 지내려면 햇빛 없이 사는 방법을 배워야 한다.

동물 플랑크톤들에게도 해당하는 말이다. 이들은 햇빛 여부에 따라 표면과 심층을 오간다. 해가 뜨면 빛으로 포식자들에게 노출되기 쉽기 때문에 잠수해 피한다. 빛이 약해지면 다시 떠올라 활동한다. 주야 수직이동(DVM)이라고 부르는 습성이다. 해가 없는 겨울에도 변화는 없다. 평소처럼 시간에 맞춰 위아래를 오가는 일상생활을 유지한다.

하지만 인간에 의해 평화가 깨질지도 모른다. 과학자들은 인공 빛이 북극 생태계에 영향을 미칠 수 있다고 걱정한다. 기후변화로 북극이 따듯해지면서 얼음층이 점점 얇아지고 있다. 사람이 진출하기 더 쉬워진다는 의미이기도 하다. 더 많은 선박이 들어오고 해안이 개발된다. 기반 시설이 들어오면서 수중 세계에 빛 공해를 가져다줄 수 있다. 지금까지 인공 빛이 공중의 새와 육지에 사는 동물에게 해롭다는 사실은 알려졌다. 그러나 해양에서 어떤 파장을 미칠지는 자세히 모르는 상황이다.

딥 임팩트라는 이름의 연구팀이 해양 빛 연구에 나섰다. 이들은 최근 네이처에 자신들의 성과를 발표했다. 조사 과정은 시작부터 장애물에 부딪혔다. 어둠 속에서 실험을 수행해야 했기 때문이다. 연구선이 가진 조명조차 북극 생명체를 자극할 수 있었다. 자연스러운 모습을 관찰하기 위해선 새로운 방식을 찾아내야 했다. 빛이 없는 공간에서도 유용한 도구 개발에 나섰다.

그중 하나가 로제트라는 이름의 원형 강철 뼈대다. 광학 및 음향 기기를 장착했다. 배에 연결한 후 물속으로 내려간다. 배 아래에서 해양 생물들이 어떻게 사는지 기록하는 역할을 맡는다. 자료를 수집하는 동안 배는 두 번 해역을 통과했다. 처음에는 불을 전부 끄고, 그다음에는 갑판에 조명을 켜고 항해했다.

여러 가지 목적으로 제작한 다양한 로제트가 있다. 프랑켄슈타인이라고 부르는 한 로제트는 동물성 플랑크톤과 물고기의 빛에 따른 이동을 분석한다. 피시 디스코는 이색적인 기능을 갖췄다. 갖가지 섬광을 방출하며 동물 플랑크톤의 반응을 살피는 도구다.

자율적으로 움직이는 로봇도 사용한다. 자동으로 탐색하는 기계들은 제한이 많은 환경에서 많은 도움이 된다. 다른 연구에서도 도입되었다. 스웨이츠 빙하를 탐험하고 고래 소리를 듣는 데 투입된 바 있다.

카메라가 없는 조건이기에 음향 기술로 관찰한다. 음파탐지기 같은 시스템으로 물속 물체들을 인식하는 기법이다.

시야가 막혔다면 소리로 지각하는 방법이 남는다. 바다에 사는 해양 생물들이 의사소통하는 방식이기도 하다. 생태계를 이해하기 위해서 소리를 분석해야 하는 이유다. 연구진은 인공지능 기계학습에 물속에서 울리는 소리 주파수를 학습시키고 있다. 

물속의 물체들을 음파만으로 탐지하는 게 목표다. 지금까지 알고리즘은 두 종의 대구를 식별하는 수준까지 올라왔다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 CHARLOTTE HU 기자 & 육지훈 기자