[지구] 6500만년 전 대멸종의 비밀 벗겨지다 지구환경

a697cb96-15bd-4c32-9e06-798b02882ea4.jpg » 이번 연구에서 이용한 오사카대학 레이저 에너지학 연구센터의 고출력 레이저 케코XII호.  

 

육상뿐 아니라 해양서도 대멸종 사태

운석 충돌 이후 무슨 일이 일어났을까

 

백악기 말인 약 6550만년전에 생물의 대멸종이 일어났다. 당시 해양동물 전체 과(科)의 66%가 멸종된 것으로 추정된다. 대멸종은 전 지구적 생태계 붕괴를 뜻하고, 이는 그 이후의 생태계 재구축 과정으로 이어진다.
 1980년 물리학자 루이 알바레즈(Luis Alvarez)는 이 멸종이 거대 운석의 충돌에 의해 일어났다는 가설을 처음으로 내놨다. 이 후 1991년 멕시코 유카탄반도에 직경 180km의 백악기 말 충돌 크레이터가 발견되면서 이 가설은 현재 과학계에서 널리 지지받고 있다.
 그러나 천체 충돌이 어떠한 환경 변동을 일으키고, 그것이 어떻게 대멸종을 가져왔는지 구체적인 메커니즘은 결론이 나지 않았다. 알바레즈가 제창한 가설은 충돌로 방출된 암석의 분진에 의한 햇빛 차단, 그에 따른 광합성 정지 및 한랭화이다. 그렇지만 일사차폐는 아주 단시간에 끝났음이 밝혀졌다. 때문에 복사열에 의한 화재, 황산에어로졸에 의한 일사차폐, 온실효과 등 다양한 멸종 가설이 제안됐다. 하지만, 어느 가설도 해양생물의 멸종을 설명하지는 못했다.
이 문제를 해결하는 데 가장 중요한 요소가 되는 것은 해양에서의 멸종 기록, 특히 해양 플랑크톤의 멸종이다. 백악기 말에는 육상뿐 아니라 해양에서도 대멸종이 일어났다. 지금까지 나온 가설에서 해양 멸종을 설명하는 것은 매우 어려웠다. 또 해양생물의 멸종률은 해양표층에서 높고, 저층에서 낮다는 특이한 패턴을 나타냈다. 때문에 해양 멸종을 설명하는 것이 백악기 말 생물 대량 멸종을 이해하는 데 가장 중요한 과제였다. 특히 해양 플랑크톤은 식량 먹이사슬의 토대이므로 생물 대멸종의 지표로 가장 효과적이다.
 

de875f85-a778-4224-9273-565ee81948fc.jpg » 고출력 레이저 케코XII호.

 

 운석충돌 에너지로 암석 속 황 성분 증발

 전지구적 규모로 황산에 의한 산성우 내려

해양산성화로 플랑크톤 멸종-해양생물 멸종 

우주속도에서의 충돌증발 실험 세계 첫 성공

지바공대 혹성탐사연구센터, 산업의과대, 도쿄대, 오사카대 등 연구팀은 황산에 의한 산성우에 착안했다. 거대 운석의 충돌지점인 멕시코 유카탄반도에 유황을 포함한 암석이 풍부하게 있다. 그것이 운석충돌의 에너지로 증발해 산성우 원료가 되는 황산화물 가스가 대기 중에 폭발적으로 방출되었다는 가설이다. 고속으로 떨어지는 운석은 운동에너지가 열로 바뀌어 충돌 천체 및 충돌지점의 암석이 수천도에서 1만도 이상 고온이 되며, 암석증기가 된다.
 이번 연구에서는 오사카대 레이저에너지학 연구센터의 고출력 레이저 케코(激光) XII호(http://www.ile.osaka-u.ac.jp/jp/overview/facilities/gxii.html
)를 이용해 세계 최초로 우주속도에서의 충돌 증발, 가스 분석실험(주8)에 성공하였다. 백악기 말의 거대 운석을 비롯해 지구에 떨어지는 운석은 지구의 탈출속도(초속 11.2km) 이상의 속도로 충돌한다.
 실험결과로부터 선행연구에서 상정된 이산화황(아황산가스)이 아니라 황산이 되기 쉬운 삼산화황(발연황산)이 암석 충돌로 방출된다는 것을 알았다. 그리고 이론계산을 한 결과, 충돌로 방출된 삼산화황은 수일 이내에 산성우가 되어 전 지구적으로 강하한다는 것과, 그 결과 발생하는 심각한 해양산성화가 밝혀졌다.
 최근 대기중의 이산화탄소 농도 상승에 의한 해양산성화가 환경문제로 떠오르고 있다. 이번에 밝혀진 백악기 말의 해양산성화는 현대보다도 훨씬 심각해 수년간에 걸쳐 해양 표층에서 탄산칼슘이 녹아 나오는 상태가 계속된 것으로 추정된다. 특히 해양산성화에 민감한 석탄질 나노 플랑크톤은 종의 수준에서 80% 이상이 멸종되었다고 알려졌다. 또한 육상에서는 멸종률이 높은 담수와 해저에서는 멸종률이 낮았다는 것, 충돌 직후 최초로 산에 강한 양치식물이 번성했다는 것 등도 강한 산성우와 해양산성화로 설명할 수 있다.

 이번 연구결과는 산성우와 해양산성화가 백악기 말 대멸종에 상당히 중요한 역할을 했음을 시사하고 있다.
   
출처
http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=245421&cont_cd=GT 
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-03-25     
원문
http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2014/20140310_1


곽노필 한겨레신문 선임기자 nopil@hani.co.kr
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