우주의 무한한 별들 사이에서 푸른 보석처럼 빛나는 지구는 수많은 비밀을 간직하고 있습니다.
태양계의 한 작은 행성이 어떻게 생명체의 요람이 되었을까요?
오늘은 우주 행성이 들려주는 놀라운 이야기 속으로 함께 떠나보겠습니다.
지구의 물, 우주에서 온 손님? 아니면 태초부터 함께한 동반자?
지구 표면의 75%를 푸른 빛으로 물들이는 물은 어디서 왔을까?
이 질문은 과학계에서 오랫동안 뜨거운 논쟁거리였습니다.
지구가 탄생할 당시부터 물이 존재했는지, 아니면 외부에서 유입됐는지에 관한 의견 대립이 계속되어 왔습니다.
그동안 과학계에서는 지구 형성 초기에는 태양계 내부가 너무 뜨거워 물이 존재할 수 없었다는 이론이 지배적이었습니다.
물처럼 휘발성이 높은 분자가 그 엄청난 열기 속에서 유지되기 어려웠다는 논리였죠.
대신 ‘서리선’ 너머의 소행성이 지구와 충돌하면서 물을 가져왔다는 설명이 널리 받아들여졌습니다.
서리선은 초기 태양계에서 얼음이 형성될 수 있었던 경계로, 현재 소행성대 위치에 있다고 알려져 있습니다.
하지만 최근 에드워드 영 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 지구화학과 교수팀이 이러한 기존 이론을 정면으로 반박하는 흥미로운 연구 결과를 발표했습니다.
국제학술지 네이처에 실린 이 연구에 따르면, 지구의 물은 외부에서 온 것이 아니라 지구 자체적으로 형성됐을 가능성이 큽니다.
연구팀은 최근 발견된 외계행성에 주목했습니다.
수백만 년밖에 안 된 어린 행성들이 수소 분자로 이루어진 대기에 둘러싸여 있다는 사실이 관측되었기 때문입니다.
이 발견을 토대로 연구팀은 지구 형성 초기 25개 화합물이 18가지 다양한 반응을 일으키는 새로운 수리모델을 개발했습니다.
이 모델은 지구가 미행성들의 충돌과 결합으로 만들어진 과정을 분석합니다.
미행성은 우주의 가스와 먼지, 티끌이 뭉쳐진 작은 덩어리를 의미합니다.
미행성들이 계속 충돌하면서 엄청난 열과 방사성 원소가 축적되어 거대한 용암 바다인 마그마를 형성했습니다.
이 마그마가 서서히 식으면서 무거운 물질이 가라앉고 금속 핵과 맨틀, 지각 등이 형성된 것으로 추정됩니다.
연구팀의 분석에 따르면, 지구 형성 초기 마그마와 대기는 매우 긴밀하게 상호작용했습니다.
대기 중에 풍부했던 엄청난 양의 수소가 마그마 속으로 빨려 들어갔고, 이 수소는 금속 핵과 맨틀로 이동했습니다.
맨틀에서는 수소(H)와 산소(O)가 만나 산화 반응이 일어났고, 그 결과 물(H₂O)이 다량으로 생성됐다는 것이 연구팀의 설명입니다.
연구를 이끈 힐케 슐리흐팅 교수와 아나트 샤하르 연구원은 이렇게 설명했습니다.
“이번 분석은 지구가 진화해온 여러 가능성 중 하나를 제시한 것”이라며 “아기 지구는 마그마와 대기 간의 상호작용을 통해 자체적으로 물을 만들어냈을 가능성이 있다”
또한 과학자들은 날로 발전하는 외계행성 연구가 지구 물의 기원 비밀을 푸는 열쇠가 될 수 있다고 기대하고 있습니다.
우주 행성이 들려주는 놀라운 이야기
지구의 지형과 기후가 인류 역사에 어떤 영향을 미쳤는지 궁금하신가요?
루이스 다트넬은 그의 책 ‘오리진스’를 통해 지구가 우리를 어떻게 만들었는지 흥미롭게 설명합니다.
그의 책은 과학자가 쓴 책이라고 믿기 어려울 만큼 부드러운 문체와 이해하기 쉬운 설명으로 가득합니다.
이 책은 [사피엔스]나 [코스모스]에 비견될 만한 작품으로 평가받으며, 과학적 관점에서 인류의 역사를 들여다봄으로써 지적 즐거움을 선사합니다.
다트넬은 인간의 기원부터 시작합니다.
우리의 조상인 호모 사피엔스는 약 30만~20만 년 전 동아프리카에서 출현했습니다.
두 발로 걸을 수 있어 장거리 달리기에 능했던 이들은 동아프리카의 화산 폭발로 인한 기후 변화로 인해 세계 각지로 퍼져나가게 됩니다.
우거진 숲이 건조한 사바나로 변하면서 생존이 어려워졌기 때문입니다.
호모 사피엔스는 6~7만 년 전에 아프리카를 떠나 지속적으로 이동했습니다.
2만 5천 년 전에는 유라시아 대륙 동쪽 끝에 도착했고, 이후 베링해를 건너 아메리카 대륙으로 진출했습니다.
1만 1천 년 전에는 남아메리카 남쪽 끝까지 도달하여 전 지구에 호모 사피엔스가 살게 되었습니다.
지구 곳곳의 외딴 섬에 사는 사람들의 DNA를 조사해보면 놀랍도록 균일한데, 이는 아프리카 내 사람들의 유전자보다 더 비슷합니다.
이를 통해 전 세계 인류는 단 한 번의 ‘아프리카 대탈출’ 사건에서 유래했으며, 당시 이주한 인구는 수천 명을 넘지 않았을 것으로 추정됩니다.
아프리카 단일기원설
현대 인류(호모 사피엔스)의 기원과 관련된 “아프리카 단일기원설(Out of Africa theory)”에 대해 설명하고 있습니다.
이 이론은 DNA 분석을 통해 뒷받침되는 인류 기원 이론으로, 다음과 같은 의미입니다:
- 모든 현대 인류(호모 사피엔스)는 아프리카에서 진화한 다음, 약 6-7만 년 전에 소수의 집단이 아프리카를 떠나 전 세계로 퍼져나갔다는 이론입니다.
- “아프리카 내 사람들의 유전자보다 더 비슷합니다”라는 부분은 아프리카 외부 지역(유럽, 아시아, 아메리카, 오세아니아 등)에 사는 사람들의 DNA가 서로 더 유사하다는 의미입니다. 이는 아프리카를 떠난 소수 집단(병목현상)에서 모든 비아프리카인이 유래했기 때문입니다.
- 반면 아프리카 내 인구는 더 오랜 시간 동안 그 지역에서 살아왔기 때문에 유전적 다양성이 더 크고 서로 간의 차이가 더 많습니다. 아프리카는 인류의 ‘원조 고향’으로 모든 유전적 다양성이 있는 곳이고, 아프리카를 떠난 집단은 그 다양성 중 일부만 가지고 나간 것과 같습니다. 그래서 아프리카 외부 사람들은 서로 더 비슷한 유전자를 공유하는 반면, 아프리카 내부 사람들은 더 다양한 유전적 특성을 보이는 것입니다.
- 단 한 번의 ‘아프리카 대탈출’ 이란 현대 인류가 여러 차례에 걸쳐 아프리카를 떠난 것이 아니라, 주요한 한 번의 이주 사건으로 전 세계에 퍼져나갔다는 의미입니다.
이는 현대 유전학의 발견을 바탕으로 하는 주류 과학 이론으로, 모든 현대 인류의 공통 조상이 아프리카에 있었음을 시사합니다.
물론 다른 인류 종(네안데르탈인, 데니소바인 등)과의 교배 등 복잡한 측면도 있지만, 기본적으로 호모 사피엔스는 아프리카에서 진화하여 전 세계로 퍼져나갔다는 이론입니다.
지구의 지질학적 특성
한편, 다트넬은 지구의 지질학적 특성이 인류 문명 발달에 미친 영향도 설명합니다.
문명은 주로 지구의 판들이 부딪히는 지역에서 발생했는데, 이런 곳은 균열이 생겨 물을 얻기 쉬웠기 때문입니다.
미노아, 페니키아, 아시리아, 페르시아, 메소포타미아, 이집트, 인더스 문명 등이 그 예입니다.
물론 이런 지역은 지진이 발생하기 쉽다는 단점도 있었습니다.
현재 우리는 빙기와 빙기 사이의 간빙기에 살고 있습니다.
빙기는 평균 8만 년 지속되는 반면, 간빙기는 1만 5천 년 정도입니다.
마지막 빙하기는 11만 7천 년 전에 시작되어 약 10만 년 동안 계속되었습니다.
이런 기후 변화가 인류 이동의 중요한 요인이 되었죠.
정착 생활로 전환하면서 인류 문명은 새롭게 싹트기 시작했습니다.
현재의 터키와 시리아에 위치한 ‘비옥한 초승달’ 지역의 나투프인들이 농사를 짓기 시작했고, 중국에서는 9,500년 전 황하강 유역에서 기장을 재배했습니다.
기원전 5,000년 무렵에는 거의 전 지구에서 다양한 식물을 재배했습니다.
또한 야생동물도 가축화되었습니다.
개는 1만 8,000년 전 유럽의 수렵 채집인들이 늑대를 길들인 것이 시작이었고, 양과 염소는 1만 년 전 레반트에서, 돼지는 비슷한 시기에 아시아와 유럽에서 가축화되었습니다.
닭은 8,000년 전 남아시아에서, 야마와 칠면조는 아메리카에서 각각 5,000년 전과 3,000년 전에 가축화되었습니다.
다트넬은 지구를 지배하는 주요 포유류를 세 종류로 구분합니다.
바로 APP(우제류, 기제류, 영장류)입니다. 우제류는 발굽이 갈라진 짝수인 소, 돼지, 낙타 등이고, 기제류는 발굽이 홀수인 말, 당나귀, 코뿔소 등입니다.
이들이 번성한 이유는 지구의 냉각화와 건조화로 초원이 확대되면서 초식동물이 번성하기 좋았기 때문입니다.
흥미롭게도 낙타와 말은 원래 아메리카에서 왔다가 베링해를 건너 유라시아로 이동했습니다.
낙타는 한 번에 200kg이 넘는 짐을 질 수 있고 일주일 동안 물 없이도 견딜 수 있어 사막 환경에 최적화되었습니다.
말은 처음에는 고기를 얻기 위해 가축화되었다가 나중에는 추운 초원 지역에서 이동에 적합하다는 장점이 발견되어 유목민들에게 널리 사용되었습니다.
금속 활용과 연관된 인류의 발전
인류의 발전은 금속 활용과도 밀접하게 연관됩니다.
석기 시대 이후 구리를 이용한 청동기 시대가 시작되었는데, 구리는 무르다는 단점이 있어 주석을 섞어 단단하게 만들었습니다.
하지만 주석은 희귀해서 구하기 어려웠기 때문에 일부 지역은 청동기를 빨리 건너뛰고 철기 시대로 넘어갔습니다.
철은 지구에 흔한 금속이지만 추출하기 어려웠습니다.
철을 단련하는 방법은 기원전 1,300년경 아나톨리아에서 시작되었으며, 고로와 주철 기술은 11세기 아랍에서 개발되어 14세기 후반에야 유럽에 전해졌습니다.
현대에는 철과 합금, 강철이 우리가 사용하는 금속의 95%를 차지합니다.
알루미늄도 중요한 현대 금속입니다. 오랫동안 분리하기 어려웠으나 19세기 말에야 전기를 이용한 방법으로 추출할 수 있게 되었습니다.
가볍고 단단해서 건축재, 포장재, 항공산업 등에 널리 쓰입니다.
현재 우리는 60종 이상의 금속을 사용하고 있으며, 특히 1990년대 이후 30년 만에 40종 이상의 새로운 금속 활용법을 개발했습니다.
석탄과 석유는 인류 문명에 혁명적 변화를 가져왔습니다. 석탄은 3억 6,000만~3억 년 전 약 6,000만 년간의 특수한 조건에서 생성되었습니다.
당시 대륙들은 초대륙 판게아로 합쳐져 있었고, 쓰러진 나무를 분해할 균류가 아직 충분히 발달하지 않아 그대로 쌓여 석탄이 되었습니다.
석유는 백악기 바다에서 죽은 플랑크톤이 해저에 쌓여 산소 부족 상태에서 분해되지 못하고, 지구 내부 열에 의해 변화되면서 형성되었습니다.
현재 석유의 16%만 연료로 쓰이고 나머지는 접착제, 플라스틱, 의약품 등 다양한 제품의 원료로 활용됩니다.
다트넬은 더 나아가 지질학적 특성과 정치적 성향의 관계까지 제시합니다.
미국 남동부 ‘블랙벨트’의 백악기 암석층과 민주당 지지층이 일치하고, 영국의 석탄 생산 지역과 노동당 지지 지역이 겹치는 현상을 설명합니다.
이는 특정 자연 환경이 유사한 배경을 가진 사람들을 끌어모으고, 그들이 형성한 문화가 세대를 거쳐 이어지기 때문입니다.
지구와 인류의 이야기는 서로 긴밀하게 연결되어 있습니다.
물의 기원부터 금속의 활용, 에너지원의 발견까지, 지구는 끊임없이 우리의 역사를 형성해왔습니다.
앞으로도 계속될 이 우주 행성의 여정은 우리에게 더 많은 흥미로운 이야기를 들려줄 것입니다.
