47억 년 전 태양계는 어떻게 해서 태어났는가?(2/2)

47억 년 전 태양계는 어떻게 해서 태어났는가?(2/2)

 

 

지르콘 광물

지르콘결정이 해명하는 지구 초기의 모습

 

지구 최초의 5억 년 간은 명왕대(冥王代)라 불리고 있다. 그리스 신화의 명왕신인 하데스를 따서 붙인 이 이름은 거칠고 어긋난 화산, 분출하는 용암, 유황이나 청산이라는 유독물질이 짙은 증기로 가득 찬 지옥과 같은 시대였다는 것을 엿볼 수 있게 한다. 그러나 오늘은 젊은 지구의 이미지 캐릭터로서는 바다의 신 포세이돈이라도 좋지 않은가 하고 생각하는 과학자들이 있다.

지구 해양의 변화는 지금도 논쟁 중인 테마로서 의론을 지지하는 증거는 극히 드물다. 그 정도로 먼 과거라면 암석시료는 얻을 수 없기 때문이다. 그러나 연구자들은 초기의 지구에서 끈적끈적 녹아있는 용암이 식어서 굳어진 때에 형성된 *<지르콘결정>이라는 반투명의 돌 부스러기가 있음을 찾았다.

 

===*지르콘(zircon)=화학조성 ZrSiO4로 표해지는 지르코늄(zirconium)의 규산염광물이다.

===*지르코늄 (zirconium)=화학 원소

지르코늄은 화학 원소로 기호는 Zr, 원자 번호는 40이다. 광택이 있는 회백색의 단단한 전이 금속으로 타이타늄과 비슷하다. 지르코늄은 주로 지르콘으로 산출되며 부식에 대한 저항이 강하다. 부식에 강하고 중성자 단면적이 작은 특징 때문에 원자로를 만드는 데 주로 쓰인다. 위키백과====

 

지르콘결정은 탄생해서 얼마 안 된 지구가 걸어온 경과를 알기 위해서 극히 중요하다. 왜냐하면 그 결정은 몇 십억 년이나 이어진 지질학적으로 엄한 환경에 견디어 불멸이라고 해서 좋을 정도로 완장한 물질일 뿐 아니라 소형 타임켑슐 역할도 다하기 때문이다. 지루콘결정은 형성될 때에 주변의 분자를 취하였는데 취하는 시기는 표준적인 방사성연대결정법으로 특정된다. 지루콘결정에 포함된 불순물을 자세히 분석하면 오랜 시대의 지구가 어떤 조건에 있었는지를 가르쳐주는 표본을 얻을 수 있다.

오스트리아의 서오스트리아주에서 발견된 지루콘결정은 44억 년 전의 것이라고 연대가 특정되어서 그것은 지구와 태양계가 형성되어서 겨우 수억 년 후이다. 그 결정의 성분을 자세히 분석한 연구자들은 당시의 지구는 일찍이 생각했던 것보다 훨씬 좋은 것이었는지 모른다고 말하고 있다. 초기의 지구는 비교적 온화한 물의 세계로 지구표면은 거의 해양으로 덮여서 그 여기저기에 작은 육지가 점재하고 있었는지 모른다고 한다.

 

테이아(Theia)와의 충돌이 가져온 것은?

 

지구의 역사에 극적인 시대가 없었던 것은 아니다. 탄생에서 5000만 년에서 1억년 정도 지날 무렵에 지구는 테이아(Theia/가상의 천체)라는 화성 정도의 혹성에 충돌한 것 같다. 그 충돌로 지구의 지각은 증발하고 테이아는 소멸하여 먼지와 가스운이 수 천 Km에까지 날렸다고 보인다.

이윽고 그 먼지와 가스운이 중력에 의하여 집합하여 달이 되었다. 달은 태양계의 위성 중에서 특히 큰 것의 하나이고 그런 거친 만남이 있었다는 것을 엿볼 수 있게 한다.

또 하나 그런 만남을 상상시키는 것이 지구의 계절이다. 더운 여름과 추운 겨울이 있는 것은 지축이 기울어져 있기 때문에 태양에서 오는 빛이 지구에 내리는 각도가 1년 중에 변화하기 때문이다. 여름은 태양의 빛이 지면에 수직으로 내려쪼는 데 대하여 겨울에는 비슷하게 내려 쬔다. 그 지축의 기울기를 일으킨 것이 테이아(Theia)와의 충돌이었다고 하는 것은 충분히 생각된다.

또 혹성과의 충돌정도 충격적인 것은 아니지만 지구와 달 양쪽이 작은 운석의 연타에 견디지 않으면 안 되는 시대가 있었다. 달에는 침식작용이 있는 바람도 없고 지각변동도 없기 때문에 연타된 상흔이 그대로 남아있다. 지구가 받은 채찍도 지금에는 상흔이 두드러지지 않으나 달의 경우에 뒤지지 않게 격했을 것이다.

태어나서 얼마 없는 지구를 둘러본 운석 중에는 지구표면의 물의 일부, 혹은 그 전부를 증발시킬 정도인 것이 있었을는지 모른다.

 

그럼에도 불구하고 지루콘결정에 보존된 기록에 따르면 지구가 형성되어서 수 억 년 후에는 대기에 포함된 증기가 비가 되어서 지표에 내려서 해양을 생기게 하고 오늘의 지구와 다소 비슷한 지형이 될 정도로 온도가 내려갔던 듯하다. 적어도 그것이 지루콘결정을 읽어 낼 수 있는 데서 도달한 하나의 결론이다.

지구의 온도가 서서히 낮아져서 끊임없이 물을 향수하게 되기까지 걸린 시간-- 수억 년인지 더 훨씬 길었는지--는 지질학적인 역사상 최초의 생명이 태어난 시기에 직접관계하기 때문에 격한 의론이 반복되고 있다. 액체인 물이 있는 곳에는 생명이 있다는 것은 너무 강한 주장이지만, 액체인 물이 없는 곳에 생명은 없다. 적어도 우리들이 알고 있는 종류의 생명은 없다는 것은 어느 정도의 확신을 가지고 주장할 수 있다.*

 

번역=아오키가오루(青木薫)

일본어원문=47億年前、太陽系はどのようにして生まれたのか

출처=https://gendai.ismedia.jp ›