6천 6백만년 전, 어느 날 하늘에서 느닷없이 떨어진 소행성으로 당시 공룡을 포함해 지구 상의 생명체 75%가 멸종됐습니다. 그런데 ‘Science Advances’에 게재된 연구에 따르면 당시 소행성이 충돌했던 분화구 안에서 과학자들이 소행성 먼지를 발견했습니다. 확실한 증거를 발견함으로써 공룡 멸종의 범인은 소행성 충돌이라는 것이 확실해졌습니다.
공룡 멸종을 둘러싼 가설들
그 동안 공룡멸종의 원인으로는 일련의 화산 폭발이나 다른 지구상의 재난들도 거론돼 왔습니다. 그런데 1980년대 이후, 과학자들이 공룡의 멸종 흔적과 관련된 지질층에서 소행성 먼지를 발견하면서 주된 가설이 된 건 소행성 충돌이었습니다. 이 발견으로 과학자들은 기화된 소행성의 먼지와 충돌로 인해 생긴 암석들이 지구 궤도를 돌면서 태양을 차단하고 지구에 어둠과 겨울을 가져와 대량 멸종을 초래하는 종말론적 그림을 그릴 수 있었습니다. 대기에 부유하던 이 물질들은 이후에 다시 지구로 떨어졌고 소행성 물질로 농축된 층을 형성했습니다. 1990년대에는 멕시코만에서 직경 약 185km에 달하는, 암석층과 동일한 연령대의 '칙술루브(Chicxulub)' 충돌 분화구가 발견되면서 공룡멸종의 범인으로 소행성 충돌 가설이 더욱 힘을 얻게 됐습니다.
그리고 이번에 새롭게 발표된 연구에서 멸종 시기를 나타내는 정확한 지질학적 위치인 분화구 안에서 소행성 먼지와 일치하는 화학적 지문을 발견함으로써 공룡을 멸종시킨 범인이 확실하게 드러났습니다. 이번 연구를 이끈 브뤼셀자유대학교(Vrije Universiteit Brussel)의 지구 화학 교수인 스티븐 고데리스(Steven Goderis)는 “이 원은 마침내 이제 완성됐다”고 말합니다.
충돌구 안에서 발견된 소행성 먼지
이번 연구는 텍사스대학교(University of Texas)가 공동으로 이끌고 있는 2016년 국제공동해양시추사업(International Ocean Discovery Program, IODP)에서 나온 것으로, 해저에 묻혀있는 분화구에서 약 0.9km의 암석을 수집했습니다. 참고로 IODP 미션을 통한 연구는 충돌, 여파, 생명체의 회복 등에 관한 공백을 메우는데 도움을 주었습니다.
소행성 먼지의 숨길 수 없는 흔적은 이리듐이라는 원소인데 이 원소는 지구의 지각에서는 드물게 발견되지만 특정한 유형의 소행성에서는 높은 수준으로 존재합니다. 전 세계에 지질층에서 발견되는 이리듐의 급증은 소행성 가설을 탄생시켰습니다. 새로운 연구에 따르면 연구원들은 분화구에서 채집한 암석 부분에서 이와 비슷하게 이리듐이 급증하는 부분을 발견합니다. 분화구는 소행성 충돌 후 며칠에서 몇 년 사이에 퇴적된 퇴적층이 워낙 두꺼워서, 과학자들은 이 먼지의 연대를 충돌 후 거의 20년 정도까지 정확하게 알아낼 수 있었습니다.
이번 연구의 공동 저자인 텍사스 대학교 잭슨 스쿨(Jackson School of Geosciences)의 연구자 션 굴릭(Sean Gulick)은 “지질학적으로 인과관계가 없으면 일어나지 않는 우연의 수준에 도달했다”며 “지질층의 이리듐 이상은 칙술루브 분화구와 관련 없다는 그 어떤 의심도 잠재운다”고 말한다. 이 먼지는 수백만 년 전 지구에 충돌한 11km 너비의 소행성의 잔해이며 공룡을 포함한 지구상의 생명체 75%가 멸종하는 계기가 됐다.
연구원들은 충돌로 인해 발생한 먼지는 20년 동안 대기를 떠돌았는데, 멸종이 얼마나 오래 걸렸는지 알 수 있게 해주는 단서가 됩니다. 굴릭은 “만약 당신이 6천 6백만년 전 멸종에 시계를 맞추려고 한다면, 모든 생명체가 굶어 죽는데 걸리는 시간이 20년 안에 발생했을 것이라고 쉽게 주장할 수 있을 것이다”고 말한다.
가장 높은 농도의 이리듐은 분화구 한가운데 생긴 심하게 부서진 암석들로 이뤄진 고리 형태의 언덕인 피크링(peak ring) 상단에서 회수된 코어 5cm 구간에서 발견됐는데요. 피크링은 암석이 다시 튀어올랐다가 충돌의 힘 때문에 다시 붕괴되면서 형성된 분화구의 높은 지점을 말합니다. 이리듐 분석은 오스트리아, 벨기에, 일본, 미국의 연구소에서 수행됐는데, 결과를 확실하게 하기 위해 독립된 4곳의 실험실의 결과를 결합했다고 합니다. 이리듐 외에도 분화구에서는 소행성 물질과 관련된 높은 수준의 다른 원소들도 발견됐는데요. 이러한 ‘소행성 성분’의 농도와 구성은 전 세계 52개 현장의 지질층에서 측정한 값과 유사했습니다.
또한 코어 섹션과 지질층은 공통적으로 땅에 고착돼 있는 원소들도 가지고 있었는데요. 2019년 연구에 따르면 황을 함유한 암석들은 그 주변의 석회암이 대량으로 존재함에도 불구하고, 채취한 코어 대부분에서 사라진 걸 확인할 수 있었는데요. 이는 소행성 충돌로 황이 대기 중으로 기화되면서 지구를 악화시키고 산성비를 뿌리며 상황을 더 악화시켰을 수 있다는 걸 의미합니다. 이로써 공룡을 멸종시킨 원인은 소행성 충돌임이 확실해졌습니다.
##참고자료##
