No, 100
2013/2/17(일)
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멸종과 진화  

 


 멸종과 진화

 

 약 46억 년 지구의 역사에서 멸종이란 자주 발생하는 현상은 아니지만, 멸종이 전혀 없었다고 보기는 더 어렵다. 멸종을 말하자면 종(種) 즉, 씨가 사라지는 것을 말한다. 공룡 같은 대형 동물은 사라져도 공룡보다 몸집이 작은 포유류의 종(種, 씨)까지 같이 사라진다는 뜻은 아니다. 다시 말해 환경에 적응할 수 없으면 멸종을 면치 못하는 것이다.

 포유류(哺乳類)는 젖먹이 짐승을 말한다. 조류나 파충류는 알을 낳아서 번식하지만 포유류는 새끼를 임신해서 낳고 젖을 먹여 키우는 종류를 말한다. 모든 종이 뇌에서 체온과 혈액 순환을 조절하는 온혈동물이다. 6,500만 년 전 공룡은 몸집이 큰 관계로 운석 충돌로 인한 고온의 열폭풍에 가장 먼저 희생되었다. 다행히 운석 충돌 지역 반대편에 있다가 죽지 않았더라도 몇백 년간 지속되는 화산 폭발, 온난화, 지진 등 2차 피해와 수십 년간 햇빛이 차단된 암흑속이나 그로 인한 엄청난 추위 등도 모두 공룡들의 생명을 위협하는 요인이었다. 

 물속도 마찬가지여서 바닷속에 동물들은 모두 뜨거워서 멸종하였다고 한다. 이렇게 지구의 60%에 가까운 생명체가 멸종한 후 땅속에서는 포유류가 살아남았다. 설치류 종류들은 죽은 동물의 시체를 먹어 치우며 급격하게 지구를 장악하게 되었다.   

 공룡 대멸종, 그것은 지금으로부터 6,500만 년 전 우주에서 지름이 약 10~15km짜리 운석이 멕시코의 유카탄반도에 떨어져 거대한 운석구덩이를 남기고 지구는 잿더미와 해일, 지진, 열폭풍, 뜨거워진 바다, 온난화 이후 다시 냉각 등 엄청난 대재앙이 복합적으로 수 백 년 간 이어져 지구 생물체의 3분의 2가 사라져버린 대격변을 이르는 말이다.

 그러나 지구의 긴 역사에서 보았을 때 멸종은 진화의 또 다른 이름이었다. 6,500만 년 전 공룡시대는 마감했지만 아주 작은 미생물이나 포유동물에게는 기회가 되었고, 10센티미터도 안되던 설치류나 작은 초식동물들이 먹잇감이 풍부해진 시기에 천연의 호시기를 맞게 된 셈이다.

 2010년 12월 미국 뉴멕시코대학 펠리사 스미스 교수 등 국제공동연구팀은 과학저널 사이언스지에 각 대륙에 살았던 육지 포유동물들의 크기를 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다고 밝혔다.

" 포유류는 공룡 멸종 이후 1000배 이상 몸무게가 늘어난 것이 확인됐다. 공룡이 사라지면서 갑자기 지구상에는 식물들을 먹어치울 존재가 사라졌다.

 그러면서 공룡의 빈자리를 초식 포유류가 차지하기 시작했다. 처음 공룡과 함께 살던 당시만 해도 포유류는 몸무게가 최대 10kg밖에 나가지 않았다. 이후 지구를 지배했던 공룡이 사라지자 포유류는 폭발적으로 몸무게가 증가하기 시작했다. 그러면서 3400만 년 전쯤 지구상의 포유류의 크기는 정점을 찍었다. 최대 17톤이나 나가는 거구로 성장한 것이었다.

 지구 역사상 가장 거대한 포유류는 인드리코테리움(Indricotherium transouralicum)다. 이 포유류는 유리사이 대륙에 살았던 뿔이 없는 무소처럼 생긴 초식동물로, 몸무게 17톤에 어깨까지 높이가 5.5m 가량 되었다.
 
 연구자들이 조사 결과에서 놀라웠던 점은 포유류의 크기가 증가하는 패턴이 전 대륙뿐 아니라 시간적으로도 비슷하게 나타났다는 점이었다.
조상이 다르고 먹을거리가 달랐음에도 말이다.

 스미스 교수는 포유류 크기의 진화에서 대륙 간 차이 없이 비슷한 양상을 보인데 대해 “지구상에서 거대 포유류가 차지하는 생태학적 역할이 비슷하기 때문”이라고 설명했다. 즉 포유류의 몸집을 늘리는 환경적 요인이 동일하다는 것이다.

 그렇다면 땅 위 포유류의 최대 크기에 제한을 주는 요인은 무엇일까.

 연구팀은 두 가지를 꼽았다. 각 동물이 차지할 수 있는 영역의 넓이와 서식지의 기후라는 것. 기후는 추울수록 포유류의 몸집은 더 커진다. 그래야 열을 더 잘 간직할 수 있다.

 스미스 교수는 “지구가 좀더 춥고 대륙이 더 넓었다면 더 큰 포유류가 진화했을 것”이라고 설명했다. "    

 지구 행성 46억 년을 멸종 시기별로 나누어 보면 크게 다섯 번의 대멸종이 있었다. 멸종과 시공간은 진화와 역사를 만든다.

 4억 4천3백 만 년 전 오르도비스기, 3억 7천만 년 전 데본기, 2억 4천5백만 년 전 페름기, 2억 1천5백만 년 전 트라이아스기, 6천5백만 년 전 백악기 등 큰 멸종에 대해서 간략하게 알아보고 멸종과 진화의 끝에 인간이 있으므로 마고(麻姑)와 삼신(三神)의 역활에 대해 조명해 보기로 한다.

 '오르도비스기' 멸종은 지구에서 최초로 있었던 대멸종이다.

 당시 지구는 오랜 진화 끝에 가까스로 오존층을 형성해 생명체가 살 수 있는 환경이었는데 갑자기 우주에서 쏱아진 대량의 감마선이 오존층을 파괴해서 이후 태양으로부터 자외선이 평소의 50배 수준으로 지구의 표면을 직접 강타하면서 모든 생명체는 뜨거운 열에 때문에 멸종되었다고 과학자들이 주장하였다.

 당시는 대부분의 생명체가 해양 원시 생물체와 육지에 사는 원시식물들 이었는데 지구 생명체의 3분의 2가 멸종하였다고 한다.

 그로부터 약 50만 년 간 지구 전체가 얼음으로 쌓인 초강력 빙하시대가 있었다고 한다. 이렇게 오랜 세월 동안 지구가 얼음으로 쌓였으면 살아남을 수 있는 생명체는 전혀 없었을 것이다.

 제2기 멸종 '데본기'부터는 인터넷 자료를 인용하였다.

 

 출처 :  http://211.174.114.20/word.asp?no=12945

 

 데본기

 지금으로부터 3억6,000만~3억7,500만 년 전 사이, 그리고 데본기의 마지막 시기인 프라스니안 시대와 파메니안 시대 사이에 여러 차례의 크고 작은 멸종이 있었다. 이를 통해 석탄기로 넘어갈 때까지 전체 생물종의 70%가 사라졌다. 이 같은 대멸종은 2,000만년 동안이나 계속 진행되었으며, 이 기간 동안 생물 과 중 19%, 속 중 50%가 사라졌다.

2억5,100만 년 전 페름기에서 트라이아스기로 넘어가는 시점에 대멸종이 벌어졌다. 이는 지구 역사상 가장 거대한 규모의 멸종으로 해양 생물 중에는 전체 과 중 53%, 속으로는 84%, 종으로는 96%가 멸종했다. 육상에서도 식물·곤충·척추동물을 합쳐 과로는 57%, 속으로는 83%, 종으로는 70%가 멸종했다.

 
이 엄청난 멸종은 진화사에서 매우 중요한 위치를 점한다. 육상에서는 포유류와 유사한 파충류의 지배가 완전히 끝나고, 이후 3,000만년이 지나서야 척추동물의 세력이 다시 회복될 만큼의 충격을 받았다.

 이로 인해 조룡이 등장하고, 이것이 이후 공룡으로 진화하면서 공룡시대를 열어가게 된다. 바다에서는 착생동물의 비중이 67%에서 50%로 줄어들게 된다. 조룡이란 하늘을 나는 파충류로 공룡의 조상이며, 착생동물이란 어려서는 자유생활을 하다가 자라게 되면 다른 물체에 붙어 사는 동물을 말한다.

 페름기-트라이아스기 대멸종 이전에도 페름기 말기 전반에 걸쳐 바다생물의 생활여건은 그리 좋지 않았다.


 페름기 대멸종 시기, 정확히 찾았다.  2억 5228만 년 전, 육상생물 90%, 해양생물 70% 멸종

 
중국 난징 지질학 및 고생물학 연구소 슈종 첸 박사와 미국 MIT 제임스 크로울리 박사 공동연구팀은 중국 남부 티베트의 퇴적층을 분석한 결과 페름기 대멸종 시기의 절정은 2억 5228만 년 전이며 지속 기간은 20만 년 미만으로, 대부분의 동식물 멸종에 걸린 시간은 2만 년이라고 ‘사이언스 익스프레스’ 최신호에 발표했다.

 지구가 하나의 커다란 대륙인 ‘판게아’로 이루어진 시절, 페름기 대멸종으로 육상 생물의 70%와 해양 생물의 90%가 사라졌다. 과학자들은 대멸종의 원인을 대규모의 화산폭발이나 혜성 충돌로 보고 있다.

 연구팀은 중국 쓰촨성 지역의 퇴적물과 29개의 화산 폭발 시기 등을 분석했다. 퇴적물의 연대를 측정하기 위해 오랜 시간이 지나도 변하지 않는 ‘안정동위원소’의 비율을 측정한 결과 페름기 대멸종의 절정은 2억 5228만 년 전이었던 것으로 밝혀졌다. 오차는 8만 년 안팎이다. 첸 박사는 “대멸종 지속 기간은 약 20만 년 미만이며 해양과 육상에서 동시에 광범위하게 진행됐을 것”이라며 “대부분의 동식물이 2만 년 안에 멸종했을 것”이라고 설명했다.

 현재 학계에서는 대멸종의 원인이 지구 기온의 급격한 온난화나 이산화탄소의 과다, 대륙의 건조화, 대규모 산불 등 다양하게 추정하고 있다. 이에 대해 연구팀은 대규모 화산지대에서 방출한 이산화탄소가 대멸종의 직접적 원인일 것이라고 추측했다. 올해 1월 ‘네이처 지오사이언스’에도 ‘시베리안트랩’이라는 거대 용암 지역에서 일어난 화산 폭발이 페름기 대멸종의 원인이라는 연구 결과가 발표되기도 했다.

 첸 박사는 “대멸종의 정확한 시기를 아는 것은 이후 지구에서 일어나는 물리학적, 생물학적 변화를 알기 위해 반드시 필요한 일”이라고 설명했다.

 한편 대멸종 시기 사라졌던 육상생물이 기존에 알려진 시기보다 빠르게 복원됐다는 연구결과가 나왔다. 미국 로드아일랜드대 지구과학과 데이빗 페스토브스키 박사 연구팀은 지난달 9~12일까지 미국 미니어폴리스에서 열린 ‘미국지질학회 연례회의’에서 육상생물의 다양성 회복에 걸린 시간이 5백만 년 정도라고 발표했다. 과학자들은 육상생물의 회복은 약 1500~3000만 년, 해양생물의 회복은 4백만~1000만년 걸렸을 것이라고 추정해왔다.

 이 연구팀은 미국 애리조나주에 형성된 퇴적물 지형에서 페름기 다음 세대인 트라이아이스기의 척추동물 화석을 조사해 이 같이 밝혔다. 페스토브스키 박사는 “대멸종을 일으킨 원인이 생각했던 것 보다 심하게 퍼지지 않은 것을 의미한다”며 “향후 전세계로 연구 범위를 확장해 나갈 것”이라고 말했다.

2011년 11월 30일

원호섭 기자 wonc@donga.com 



 고생대가 종말을 고하고 중생대가 시작하는 약 2억 5000만년 전의 페름기-트라이아스기 대멸종은 지구 역사에서 가장 큰 멸종사태로 꼽힌다. 삼엽충을 비롯한 해양생물의 95%와 육상생물의 70%가 이때 사멸했다.
 
 육지에서는 번성하던 침엽수림이 사라지고 그 자리를 석송과 종자고사리가 차지했다. 근근이 살아남은 침엽수가 다시 출현하는 데는 400만~500만 년이나 걸렸다. 육지에선 무엇이 고대 숲을 파괴했을까.
 
 2억 5000만 년 전 대량멸종이 벌어지던 시기에 세계의 숲을 죽음으로 몰아넣은 것은 기후변화가 촉발한 나무를 죽이는 곰팡이의 습격 때문이란 연구결과가 나왔다.

 게다가 이 연구는 당시에 세계를 뒤덮던 곰팡이가 현재 가장 널리 퍼져있는 리족토니아 토양 곰팡이와 비슷하다는 사실을 밝혀, 토양 곰팡이가 이미 온난화와 공해에 시달리는 세계의 숲을 황폐화할 가능성을 던져주고 있다.

 루이 미국 캘리포니아대 버클리 캠퍼스 고식물학자와 네덜란드, 영국의 과학자는 미국 지질학회가 내는 권위 있는 국제학술지 <지질학> 9월호의 미리 공개된 온라인판에 실린 논문 ‘페름기 말 생물권 재앙을 곰팡이가 불렀나?’에서 이런 주장을 펼쳤다.

 페름기 말 지구적 재앙을 부른 유력한 원인의 하나는 현재의 시베리아를 형성한 대규모 용암 분출 사태였다. 한반도의 10배 가까운 면적에 수천년 동안 대규모 현무암 용암이 흘러내렸다.

 용암과 함께 배출된 유독가스는 산성비와 오존층 파괴를 일으켰고, 당시 오늘날의 대륙이 하나로 합쳐진 초대륙 판게아의 반 건조 적도 지역에 대규모로 분포하던 침엽수림에 치명타를 가했다.

 지질학자들은 당시 지층에서 광범위하게 발견되는 생물의 미세화석에 주목했다. ‘리두비아스포로나이트’라 불리는 이 생물은 페름기 말 숲의 죽음과 밀접한 것으로 밝혀졌지만 습지에 많이 사는 조류인지 죽은 식물을 분해하는 균류인지는 논란거리였다.

마크 셉튼 영국 임피어리얼 칼리지 런던 교수 등은 <지질학> 2009년 10월호에서 리두비아스포로나이트 미세화석의 탄소와 질소를 정밀 분석해 이 생물이 조류가 아니라 균류임을 밝혔다. 이들은 당시 판게아 전역에서 급격히 증가한 이 균류는 죽은 나무 속에 살면서 나무를 썩게 만드는 곰팡이의 일종이며, 당시 숲이 사멸하면서 먹을 거리가 급증한 것이 이 곰팡이의 번창과 관련이 있다고 밝혔다.

 현생 리족토니아 균사(왼쪽)와 리두비아스포로나이트의 균사. 2억 5000만년의 시차를 두고 있지만 유사하다.

이번 연구는 한 걸을 더 나아가 리두비아스포로나이트가 오늘날 식물을 공격해 죽이는 것으로 널리 알려진 리족토니아 곰팡이의 일종이라고 주장했다. 리족토니아는 현재 식물의 뿌리, 줄기, 잎 등을 썩게 만드는 가장 광범위한 썩음병을 일으키는 균류이다.

 신디 루이 교수는 “오늘날의 숲 쇠퇴 양상에 비춰 볼 때 페름기 말 재앙 기간 동안 폭넓은 나무의 소멸을 가속화하는데 이 곰팡이 병이 핵심적 기여를 했을 것”이라고 캘리포니아대 버클리 캠퍼스가 5일 낸 보도자료에서 밝혔다.

 연구진은 이 논문에서 고생대 침엽수림을 끝장낸 곰팡이가 단지 죽은 숲 덕분에 먹이가 늘어나 번창한 것이 아니라 숲을 파괴하는데 적극적으로 나섰다고 주장했다.

 그 동안 학계에서는 페름기 말 번창한 것이 곰팡이라면 왜 어떤 곰팡이의 균사와도 닮지 않았느냐는 문제가 제기됐다. 이번 연구는 이런 문제를 정상 상태의 균사가 아닌 휴면중인 균사를 비교함으로써 풀었다.

곰팡이는 실 모양의 균사를 뻗쳐 지하에 폭넓은 네트워크 구축하는데, 숲에서는 나무뿌리와 공생을 한다. 균사는 곤충의 외골격 성분인 키틴으로 이뤄진 일련의 세포인데, 균사가 모이면 서로 얽혀 균핵을 형성한다.
 
 균핵은 극한 상황에서 곰팡이가 생존하기 위한 에너지 저장 구조이다. 그런데 현생 리족토니아 토양 곰팡이의 휴면 구조인 균핵과 리두비아스포로나이트의 균핵이 일치한다는 사실이 이번에 밝혀졌다.

 페름기 말 기후변화와 번창하는 곰팡이 균 때문에 침엽수림은 차례로 쓰러졌다. 토양을 붙잡고 있던 나무와 뿌리가 사라지자 심각한 토양 침식이 일어났고 땅속에 있던 균핵이 바다로 실려가 퇴적층에 쌓여 화석이 된 것이다.
논문은 “사건이 어떻게 진행됐든 육지 생태계의 불안정화와 토양 병원성 곰팡이의 공격성은 떼어낼 수 없는 페름기 말 세계적인 숲 쇠퇴의 요인"이라고 결론 내렸다.

 문제는 2억 5000만년 전의 상황이 먼 과거의 일만은 아니라는 데 있다. 이른바 인류에 의한 ‘제6의 대멸종’ 사태가 벌어지고 있는 지금 비슷한 사태가 일어날 수 있는 것이다.

 공동연구자인 헹크 비셔 네덜란드 유트레히트 대 교수는 “숲 전체가 환경 요인에 의해 약해졌을 때 곰팡이 병이 내습하면 대규모의 조직 파괴와 나무의 죽음이 초래될 수 있다”고 경고했다.

출처=캘리포니아대 버클리 캠퍼스.

조홍섭 환경전문기자
ecothink@hani.co.kr


 

트라이아스기

 지금으로부터 2억500만 년 전. 트라이아스기에서 주라기 단계로 넘어가는 시점에 해양생물 전체 과 중 20%, 속 중 55%가 멸종했다. 이때 공룡의 조상이던 조룡 대부분, 수궁류 대부분, 최후까지 살아남았던 대형 양서류 전부가 사라져 버렸다.

 수궁류란 포유동물의 모습을 하고, 포유동물의 조상을 가진 파충류를 말한다. 트라이아스기-주라기 대멸종 때 사라진 과의 수는 육상과 해상을 합쳐 전체의 23%, 속의 수는 48%에 달한다.


 
백악기

 6,500만 년 전 백악기에서 신생대 제3기로 넘어가는 시기에 생물 과 중 15%, 속 중 50%가 멸종당했다. 백악기에서 신생대 제3기로 넘어가는 시기에 이처럼 대멸종이 일어남에 따라 공룡시대는 끝이 나고 포유류와 조류가 육상을 호령하는 새로운 척추동물이 됐다. 바다에서는 착생동물 비율이 33% 수준으로 감소했다.

 하지만 백악기-신생대 제3기 대멸종은 이전의 대멸종에 비해 그리 가혹한 수준은 아니었다. 공룡을 비롯한 많은 종들이 멸종했지만 멸종을 이기고 살아남은 종들도 꽤나 많았기 때문이다. 어쨌든 이때의 대멸종은 유카탄 반도에 낙하한 지름 10km의 거대 운석 때문으로 추정되고 있다.

 http://211.174.114.20/word.asp?no=12945

 

 인용문  끝

 

 과학자들은 끓임 없이 우주를 탐사하고 우주의 기원을 찾는다. 최근에 TV 다큐멘터리 프로그램 '디스커버리'와 '내셔널 지오그래픽'에서 경쟁적으로 우주와 지구의 기원에 관한 다큐멘터리를 제작 방영하고 있는데 그것은 우주망원경과 과학 기술의 획기적 발전으로 새로운 우주 이론이 지속적으로 발표되었기 때문이다.

 예를 들어 진공 상태의 우주에서 떠다니던 물질의 기본 입자가 서로 아무런 도움없이 입자끼리 서로 결합하는 것을 발견한 것이라던가, 또한 달의 탄생 미스터리를 설명할 수 있는 새 이론이 발표되었는데 46억 년 전 지구가 탄생하고 1억 년이 지나서 화성 크기만 한 천체가 지구와 충돌해 한몸이 되면서 철처럼 무거운 물질은 지구 중심부로 모였고, 가벼운 물질은 지구 껍질을 이루고, 충돌 이후에도 지구는 빠른 속도로 회전해, 지구 맨틀에 있던 물질이 튕겨 나가 작고 큰 수 만개의 운석조각으로 지구의 인력권에 끌려다니면서 서로 뭉쳐져 달이 되었다는 것 등이다.

 이 이론은 나아가서 초기 태양계는 작은 운석 조각들이 먼지처럼 우주를 떠다니다 운석간의 인력으로 서로 끌어당기면서 먹고 먹히기를 반복하여 점점 거대한 천체로 자라나 지구같은 행성이 되었다고 설명하였다. 

 6,500만 년 전 멕시코 유카탄 반도에 떨어진 지름 10~15Km(킬로미터) 크기의 대형 운석이 충돌한 사건은 이제 학계에서 정설이 되었다. 과학자들의 계산에 의하면 운석이 떨어지면 대략 운석 지름의 10~15배 정도 크기의 운석공이 생성된다고 한다.


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 사진에서 보는 바와 같이 멕시코 칙술루브(Chicxulub)의 운석공은 무려 180Km(킬로미터)에 달해 당시 운석 충돌 때문에 지구에 가해진 충격이 얼마나 대단하였던가를 가늠할 수 있다.
 
 일본 히로시마에 떨어진 원자 폭탄 파괴력의 100만 배 이상이라는 계산과 TNT 1천억 톤의 폭발력과 같았다고 하는데 더 시선을 끄는 것은 이런 대형 사건들이 지구 형성 초기로 올라갈수록 더 빈번했다는 것이다.

 달이 45억 년 전 지구의 내핵에서 튕겨져나가 약 5억 년 동안 그 몸집을 불려서 오늘날과 같이 둥글고 아름답게 생기게 되었는데 달과 지구는 서로 인력을 주고받으면서 지금까지 진화의 동반자로 밤과 낮을 지키며 45억 년 동안 지내 왔다고 한다.

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 초기 달의 모습은 지구와 너무 가까이 있었으므로(약 6만Km) 지구의 인력에 끌려 마치 계란 처럼 한쪽 끝이 뾰죽한 모양으로 지구의 주위를 돌았다고 한다. 그러나 세월이 지나면서 달과 지구와의 사이가 점점 멀어져 지금처럼 둥글게 되었다.

 

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▲ 달 생성은 외부 행성 조각으로 만들어진 것이 아니라 지구의 일부가 튕겨져 나가 생겼다는 이론이 달형성의 설득력 있는 이론으로 학계의 지지를 받고 있다. 이 연구성과는 사이언스 최신호에 실렸다. .

 지금도 달은 1년에 2Cm 정도 지구에서 멀어지고 있다고 하는데 생성 초기에는 더 빠른 속도로 멀어져 지금 달과 지구와의 거리는 40만Km이다.

 달의 앞면에 보이는 검은 자국(토끼)들은 용암이 식은 것인데 달 생성 초기에 용암류들이 지구의 인력에 끌려 지구를 마주 보는 쪽으로 모여서 그대로 식었기 때문이다. 그것은 달의 뒷면을 보면 알 수 있다. 달의 뒷면은 용암의 흔적이 보이지 않고 비교적 깨끗한 모습을 하고 있다.

 또 달 생성 초기의 지구는 화성 정도 크기의 행성이 지구를 40도 정도 빗겨나가 충돌하였으므로 마치 팽이를 친 것처럼 지구가 회전력을 받아 빠르게 회전하므로 지구의 자전 속도가 6시간에 불과했다. 달 생성 초기에는 해와 달이 세 시간마다 번갈아 뜬 것이다.

  달의 뒷면에 있는 수많은 운석공에 대한 미스터리도 어느 정도 밝혀졌다. 일본 달 탐사선 '가구야' 팀의 연구에 의하면 약 40억 년 전 화성과 목성 사이에 있는 수만 개의 소행성들이 지구와 달에 떨어졌는데 엄청난 운석공들이 생겼으나 대기와 물이 있는 지구는 풍화작용으로 모두 지워졌고 달은 그때의 그 모습을 지금도 그대로 보여주고 있어 앞으로도 달을 잘 연구하면 지구 생명의 기원도 찾을 수 있다고 하였다.

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▲ 일본이 지난 9월 발사한 달 탐사위성 '가구야 호'가 보내온 지구의 모습. 최초의 HDTV 급 화면이라고 한다. 현재 '가구야 호'는 달 상공 100㎞ 상공을 돌고 있다.[출처: JAXA 홈페이지]
 

 실제로 40억 년 전에 수만 개 이상 지구와 달에 동시에 떨어진 운석들에서 생명체의 요소가 되는 아미노산이 생성되는 실험을 마친 상태이다.

 TV에서 본 일본 과학자들의 연구 과정은 이러했다. 달에서 운석을 채취해 운석의 나이가 40억 년인 것을 확인하고 운석의 알갱이들을 잘게 부수어 고온 고압의 특수 실험 용기에 넣고 운석이 지구의 대기에 떨어지는 엄청난 압력과 속도(총알보다 20배 빠른)에 맞추어 충돌시키는 것이었는데 실제로 '아미노산'이 생성되었던 것이다.

 40억 년 전 지구는 달의 충격이 있었던 후 5억 년이 지난 상태로 어느 정도 안정을 찾았고 바다도 생성되어 있었던 상태였다. 그런 지구의 바다에 생명 탄생의 원천이 되는 원시 단백질과 미네랄, 아미노산 등이 포함된 운석이 떨어진 것이다.

 그로부터 얼마후 바닷속에서 초기 생명체라고 할 수 있는 박테리아 종류의 생명체들이 탄생하였던 것이다.   

 이제 생명 탄생의 원천이 되는 원시 단백질과 미네랄, 아미노산, 수분 등이 운석에 의해 지구에 왔을 것이라는 학설도 모든 학자가 인정하게 되었다.

  지구는 몇십 억 년 동안 운석의 공격을 받았고 그 운석 속에는 생명 탄생의 원천이 되는 원시 단백질과 미네랄, 아미노산 등이 포함되어 있었으며, 또한 소량의 수분이 운석에 포함되어 지구에 떨어졌는데 워낙 오랜 세월 동안 수 많은 운석이 떨어졌으므로 바다가 생겨났다. 대기중 소량의 산소와 바다에서 생겨나는 대량의 산소들로 지구는 가득 채워졌다.

 결론적으로 우리 인간도 처음에는 빅뱅 이후 우주를 떠도는 작은 먼지 알갱이로부터 시작되었을 것이다.

 

 

아래 참고자료


공룡 멸종이 포유류의 몸집 키웠다

사이언스 발표, 몸무게 1천배 이상 늘어나

2010년 12월 06일

 

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공룡의 멸종이 포유류에 몸집을 키웠다는 연구가 발표됐다.

최근 사이언스는 6500만 년 전 공룡 멸종 이후 전 지구적으로 포유류가 몸무게가 꾸준히 늘어 이전보다 무려 1000배 가량이나 늘어났다고 발표했다. 이는 전 지구 대륙들에서 출토한 화석들을 바탕으로 광범위하게 조사해서 얻은 최초 결과다.

● 전 대륙 최대 포유류는 무엇? 조사에만 3년

미국 뉴멕시코 대학의 생물학자 펠리사 스미스(Felisa Smith) 교수는 공룡 멸종 이후 포유류의 몸집이 얼마나 변화했는지에 관심이 있었다. 대학원생 시절이던 수년 전 쥐가 속한 설치류가 거대한 크기로 진화했던 캘리포니아 주 인근 섬들에서 연구를 한 이후부터였다.

이를 알아보기 위해 스미스 교수는 전세계 여러 연구자들과 손을 잡고 조사에 들어갔다. 공룡 멸종 이후 모든 대륙에 살았던 포유류를 대상으로 했기 때문에 매우 광범위한 조사였다.

연구팀은 대표 포유류 종들을 대상으로 각 대륙에서 시대별로 최대 몸무게가 얼마였는지를 알아본 것이었다. 포유류에서 가장 오랫동안 남아있는 부분이 치아였기 때문에 연구팀은 치아 화석으로부터 몸무게를 유추하기도 했다. 그래서 자료는 수집하는 데만도 꼬박 3년이 걸렸다.

조사 결과, 포유류는 공룡 멸종 이후 1000배 이상 몸무게가 늘어난 것이 확인됐다. 공룡이 사라지면서 갑자기 지구상에는 식물들을 먹어치울 존재가 사라졌다. 그러면서 공룡의 빈자리를 초식 포유류가 차지하기 시작했다.

처음 공룡과 함께 살던 당시만 해도 포유류는 몸무게가 최대 10kg밖에 나가지 않았다. 이후 지구를 지배했던 공룡이 사라지자 포유류는 폭발적으로 몸무게가 증가하기 시작했다. 그러면서 3400만 년 전쯤 지구상의 포유류의 크기는 정점을 찍었다. 최대 17톤이나 나가는 거구로 성장한 것이었다.

지구 역사상 가장 거대한 포유류는 인드리코테리움(Indricotherium transouralicum)다. 이 포유류는 유리사이 대륙에 살았던 뿔이 없는 무소처럼 생긴 초식동물로, 몸무게 17톤에 어깨까지 높이가 5.5m 가량 되었다.

● 대륙 달라도 포유류 크기 변화상은 비슷

연구자들이 조사 결과에서 놀라웠던 점은 포유류의 크기가 증가하는 패턴이 전 대륙뿐 아니라 시간적으로도 비슷하게 나타났다는 점이었다. 조상이 다르고 먹을거리가 달랐음에도 말이다.

스미스 교수는 포유류 크기의 진화에서 대륙 간 차이 없이 비슷한 양상을 보인데 대해 “지구상에서 거대 포유류가 차지하는 생태학적 역할이 비슷하기 때문”이라고 설명했다. 즉 포유류의 몸집을 늘리는 환경적 요인이 동일하다는 것이다.

그렇다면 땅 위 포유류의 최대 크기에 제한을 주는 요인은 무엇일까. 연구팀은 두 가지를 꼽았다. 각 동물이 차지할 수 있는 영역의 넓이와 서식지의 기후라는 것.

기후는 추울수록 포유류의 몸집은 더 커진다. 그래야 열을 더 잘 간직할 수 있다. 스미스 교수는 “지구가 좀더 춥고 대륙이 더 넓었다면 더 큰 포유류가 진화했을 것”이라고 설명했다.

박미용 동아사이언스 객원기자 pmiyong@gmail.com


과학자들, 오랜 과학적 논란에 종지부를 찍다

 

 

공룡 멸종의 진실은 운석 충돌!

 

최근 <사이언스> 지에 운석에 의해 공룡이 멸종했다는 연구 결과가 발표되었다. 이것으로 논란이 되어 왔던 공룡멸종의 원인이 명확해졌다. 어떤 운석이 날아왔기에 거대한 공룡을 멸종시킨 것일까? 지금부터 이 놀라운 연구결과에 주목해 보자.

 

운석 충돌이 정답!

 

지금으로부터 6500만 년 전, 중생대백악기 말 공룡은 지구상에서 자취를 감췄다. 다른

 

동물들과 달리 매우 짧은 시간에 멸종된 것으로 공룡 멸종은 지구 역사상 가장 엄청난 사건으로 손꼽힌다. 1억 6000만 년이라는 시간동안 생태계를 지배했던 공룡의 멸종 원인으로는 화산 폭발설, 기후 변화설, 운석 충돌설 등이 유력한 이론으로 지목되어 왔다.

 

최근 전 세계 41명의 전문가들은 <사이언스> 지 3월 호에 ‘운석 충돌’에 의해 공룡이 멸종했다는 분석 결과를 발표했다. 공룡 멸종 이론에 종지부를 찍은 이 발표는 20년 동안 서로 다른 분야에서 쌓은 연구 성과를 모아 분석한 결론이다.

 

이들은 중생대 백악기 말에 일어난 대멸종의 원인은 거대한 운석이 지구와 충돌했기 때문이며 이 대멸종에 공룡뿐 아니라, 당시 지구상에 살았던 생명체의 약 50%가 넘는종들이 일순간에 사라졌다고 밝혔다.

 

 

180km에 달하는 거대한 증거

 

운석 충돌설은 화산 폭발설이나 기후 변화설과 함께 가장 설득력 있는 가설로 받아들여져 왔으며, 이를 증명하는증거들도 여러 차례 발표되었다. 과학자들은 특히, 멕시코의 유카탄 반도에 있는 칙술루브(Chicxulub)에 남겨진 운석구를 당시 대멸종의 원인이 된
운석이 떨어진 자리로 지목하고 있다. 당시 떨어진 운석의 크기는 지름이 약 10~15km 정도라고 추정한다. 하지만 칙술루브에 남겨진 운석구 지름은 무려 180km에 달한다.


지름 10~15km의 운석이 지구와 충돌하게 되면 일본의 히로시마에 떨어졌던 원자 폭탄의 폭발에 의한 파괴력보다100만 배 이상 큰 충격이 가해진다. 이는 1천 억 톤의 TNT가 동시에 폭발했을 때의 충격과 같다. 또 당시 운석이 지구와 부딪친 속도 역시 총알이 날아가는 속도보다 20배나 빨랐다고 한다. 이런 엄청난 충격에 의해 무려 10배 이상 큰 운석구가 형성된 것이다. 깊이도 상당히 깊어 주위로 지름이 240km 정도 되는 둥근 형태의 단층도 관찰된다.

 

 

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운석 충돌이 부른 자연 재해

 

운석이 충돌할 때 발생하는 자연 재해 역시 엄청나다. 대규모의 화재가 일어나는 것을 시작으로 지진이 이어진다.

 

연이어 지각 변동에 의한 산사태가 일어나고 쓰나미(지진해일)가 전 세계를 휩쓸게 된다. 자연 재해로 인해 인근에있던 모든 생물들은 그 자리에서 재가 되었을 것이고, 조금떨어져 있던 동물들도 순식간에 일어난 자연 재해를 피할수는 없었을 것이다. 하늘도 유독 가스와 재로 가득 차게 되면서 캄캄하게 되었고, 이로 인해 지구 전체가 추운 겨울을 맞이하게 되었을 것이다. 이렇게 춥고 혹독한 기후 조건을 한 번도 겪지 못했던 공룡들은 도저히 버텨 낼 수 없는 상황이 된 것이다.

 

공룡은 멸종해도 인류는 살아남는다

 

많은 지지를 받는 화산 폭발설 역시 비교적 명확한 증거가 있다. 인도 데칸 고원에서 발생한 대규모 화산 폭발에 의해 공룡이 멸종했다는 것. 이 화산 폭발은 약 150만 년이나지속되었으며, 대단히 많은 양의 용암이 흘렀다고 한다. 하지만, 이 화산 폭발은 대멸종이 발생하기 전 약 50만 년 이전에 있었고, 약간의 변화만 주었을 것으로 보인다. 공룡 멸종과 같은 대규모 멸종은 지금까지 5번 있었으며, 거의 1억년에 한 번씩 운석 충돌과 같은 일이 발생한다고 한다. 이것은 또다시 거대 운석이 떨어질 수도 있다는 의미. 다행히도 우리는 운석이 지구에 부딪칠 확률을 예측할 수 있는 과학 기술을 지녔다. 이것이 공룡과 달리 인류가 살아남을 수 있는 이유인 것이다.

 

 

글·임종덕(척추고생물학 박사, 국립문화재연구소?천연기념물센터)

 

일러스트·이경민

 

진행·박지은

 

 

※ 본 컨텐츠는 과학쟁이 제공입니다.

 

 

 


 

달의 기원에 관한 새 이론  

출처 : http://news.dongascience.com

 

 작성일 : 12-11-26 08:17   


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원시지구와 화성 크기 천체가 부딪힌‘거대충돌설’ 상상도. 충돌 후 완전히 합쳐진 지구 맨틀에서 나온 물질이 달이 됐다. NASA 제공


‘달의 기원’ 새 이론이 나왔다.
      하버드대 연구팀 가상실험
 
  태초에 ‘충돌’이 있었다. 45억 년 전 원시지구는 충격적인 경험을 했다. 화성 크기의 행성과 부딪쳐 한 몸이 된 것이다. 철처럼 무거운 물질은 지구 중심부로 모였고, 가벼운 물질은 지구 껍질을 이뤘다. 충돌 이후에도 지구는 빠른 속도로 회전해, 지구 맨틀에 있던 물질이 튕겨나갔다. 이 물질이 다시 뭉쳐진 것이 우리가 보는 달이다. 마티자 쿡 미국 하버드대 지구행성과학과 교수팀이 컴퓨터 시뮬레이션으로 증명한 이 가설이 23일자 ‘사이언스’에 표지 논문으로 실렸다.

  시뮬레이션에 따르면 두 행성이 부딪칠 때 충돌행성이 지구 속으로 뚫고 들어가 핵과 융합했고, 지구 껍질을 이루던 비교적 가벼운 물질이 빠른 회전 속도를 이기지 못하고 튕겨 나왔다. 이때 원반형 물질이 응축돼 달이 형성됐다. 달이 이렇게 만들어졌다면 지구와 달의 산소 동위원소 비율이 같고, 달 성분이 지구 맨틀과 유사하다는 것도 설명할 수 있다. 빠르게 돌던 원시지구가 지금의 자전 속도를 갖게 된 것은 태양 중력이 영향을 줬다는 것이 연구진의 설명이다.

The Science 11월 23일

박태진 기자
tmt1984@donga.com 의 기사내용을 발췌함.

 


 

45억년 이전 우주의 비밀, 운석은 알고 있다

 

 

 

지구는 연간 약 4만t씩 몸집이 불어나며 성장하고 있다. 유성과 운석 등 우주로부터 온갖 물질이 끊임없이 지구로 들어오고 있기 때문이다. 4일 새벽에도 3대 유성우 중 하나로 꼽히는 사분의자리 유성우가 시간당 수십 개씩 쏟아져 내리는 우주쇼를 연출했다. 먼지처럼 작은 입자의 우주 물질은 1초당 수만 개씩, 지름 1㎜ 크기는 평균 30초당 1개씩, 지름 1m 크기는 1년에 한 개 정도씩 지구로 떨어진다. 우주 물질 중에서도 태양계 생성의 비밀을 간직하고 있으며, ‘우주의 타임캡슐’ 역할을 하는 운석의 과학을 살펴본다.


 

1992년 10월 9일 미국 뉴욕 피크스킬 운석 낙하 장면. 제트기가 음속 돌파를 할 때 내는 폭발음과 함께
70개가 넘는 조각으로 부서지며 낙하했다.
일부 조각은 자동차에 떨어져 차가 파손되기도 했 다. [NASA 제공]


운석이 날아오는 소행성대. 화성과 목성 사이에
1만8000여 개의 소행성이 분포하고 있다.


2000년 1월 18일 오전 8시43분쯤 꽁꽁 얼어붙은 캐나다 브리티시 컬럼비아주 타기시 호수. 하늘에서 거대한 폭발과 함께 낮인데도 혜성처럼 환하게 빛을 내던 운석 조각들이 호수 위로 쏟아져내렸다. 운석 조각들이 떨어진 지역은 길이 16㎞, 폭 3㎞에 달했으며 500여 개의 파편이 수거됐다. 과학자들은 애초 200t가량 크기였던 이 운석은 700만 년 동안 초속 10km의 속도로 5억 km의 우주공간을 날아와 지구 대기권과 충돌한 것으로 추정했다.

 미국 항공우주국(NASA) 과학자들은 학술지 사이언스에 이 운석이 절대온도 0도(섭씨 영하 273.15도)의 극저온에서 태양의 나이인 45억6000만 년보다 훨씬 이전에 생성됐다는 분석 결과를 내놨다. 태양계 이전에 만들어진 우주물질이 전혀 변성되지 않고 그대로 타기시 운석 안에 보관돼 있었던 것이다. 과학자들이 운석을 ‘우주의 타임캡슐’이라고도 부르는 이유다. 유성우는 대부분 수㎜ 이하의 작은 입자들로, 대기권에서 불타 사라진다. 운석은 다 타지 않고 남은 크고 작은 덩어리가 땅에 떨어진다. 또 유성우 관측은 어두운 밤에만 가능하지만, 운석은 밝은 대낮에도 그 빛을 볼 수 있다. 밤에는 보름달보다 밝을 때도 있다.

태양계 나이도 운석으로 알아내

지구의 암석은 아무리 오래 된 것도 약 40억 년 전에 만들어진 것밖에 없다. 그 이전의 것을 아직 못 찾고 있다. 지구 속에는 모든 것을 녹여버리는 엄청난 열이 발생되고 있다. 이 열이 지구 생성 초기 암석들의 거의 대부분을 녹여 새로운 암석으로 태어나게 하거나 변성시켜 버렸기 때문이다. 지구 암석의 나이로만 태양계와 지구 나이를 측정하기 어려운 이유다. 지구를 포함한 태양계 나이를 알아낸 단서는 화성과 목성 사이에 퍼져 있는 소행성대(帶, 벨트)에서 온 운석에서다. 지금까지 발견된 이 곳의 소행성은 1만8000여 개에 이른다. 운석이 출발한 곳은 지구 대기권에 불타며 떨어지는 운석의 방향과 각도만 알면 계산해 낼 수 있다.

 운석 전문가인 극지연구소 이종익 박사는 “소행성대에 있는 소행성들은 태양계 초기에 만들어졌으나 지구나 금성 등과 같이 행성으로 자라지 못한 채 우주 궤도를 돌고 있는 것들”이라며 “소행성은 지구처럼 열을 발생하지 않기 때문에 초기 성분도 변성되지 않고 간직돼 있다”고 말했다. 이 박사는 현재 4명의 대원을 이끌고 남극에서 운석 탐사를 하고 있다.

대기권에 튕겨 나간 운석도

아프리카 나미비아에 떨어진 호바 운석.
약 8만 년 전 지구에 떨어진 것으로 추정되며,
단일 운석으로는 세계에서 가장 크다.
약 60t에 이른다. [중앙포토]

호수에서 얇은 돌멩이를 비스듬히 던지면 몇 번 수면을 튕기며 날아간다. 그렇듯이 지구로 돌진하는 운석이 대기권에 비스름하게 진입하면 물 위 돌멩이처럼 튕겨 다시 우주로 날아가 버린다. 1972년 8월 10일 정오 무렵 캐나다와 미국 북서부에서 그런 일이 일어났다. 대낮에 굉음과 함께 거대한 불덩이로 타는 운석이 목격됐으나 그대로 다시 우주로 나가 버렸다. 직경 5m, 질량 100㎏ 정도의 운석이었다.

 지구상에 떨어져 발견된 단일 운석으로 가장 큰 것은 아프리카 나미비아에서 발견된 호바(Hoba) 철 운석이다. 약 60t 정도며, 1920년 발견됐다. 약 8만 년 전 지구에 떨어진 것으로 분석됐다.

 오염되지 않은 희귀 운석은 ‘우주의 로또’가 되기도 한다. 화성에서 온 운석이나 지구 물질에 오염되지 않은 운석 등은 1g당 1000만원을 호가한다. 타기시 호수 주변의 한 남성은 85g의 ‘타기시 운석’을 주어 75만 달러에 팔기도 했다.

운석(隕石, meteorite)

일명 ‘별똥별’이라고도 하며 지구 밖 태양계에서 지구로 떨어지는 암석을 말한다. 주성분에 따라 암석과 암석-철, 철 운석으로 대별한다.

박방주 기자 bpark@joongang.co.kr
▶박방주 기자의 블로그 http://blog.joinsmsn.com/bj1320/

 

 

 

 

 

 

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