매년 우리 행성은 혜성과 소행성으로부터 떨어진 먼지와 조우합니다. 이 행성간 먼지 입자들은 우리의 대기를 통과하며 별똥별을 만들어 내는데요. 대기를 통과할 때 마찰로 인해 생성된 강한 열에 의해 기화되기 때문에 대부분은 지구 표면에 도달하지 못합니다. 하지만 그 중 일부는 미세운석(micrometeorite)형태로 지상에 도달하기도 합니다. 미세운석은 1mm 보다 크지 않으며 모래알보다 작은 입자입니다. 

이렇게 우주에서 쏟아지는 먼지들이 어마어마하게 방대하다는 것은 알고 있었지만 미세한 크기를 고려할 때 얼마나 많은 양이 떨어지고 있는지 정확히 추정하는 건 매우 어려웠습니다. 

그런데 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)에서는 사클레 대학교(Université Paris-Saclay), 국립자연사박물관(National museum of natural history), 프랑스 극지연구소(French polar institute)의 지원을 받아 20년 간 남극 대륙에서 이 물질을 수집해왔는데요. ‘Earth & Planetary Science Letters’에 게재된 연구에 따르면 0.7mm보다 작은 크기의 미세운석이 매년 5,200톤 정도 지구로 쏟아지고 있다고 합니다. 

지구 대기에는 온갖 종류의 먼지들로 가득 차 있습니다. 지난해 ‘Science Advances’에 게재된 연구에 따르면 약 1,700만 미터톤의 굵은 먼지가 대기 중에서 흩날리고 있는 것으로 드러난 바 있습니다. 이는 1,700만 마리의 코끼리 혹은 미국 내 모든 사람들의 질량을 합친 것과 같은 양이라고 합니다. 

Cécile ENGRAND / Jean DUPRAT">

연구팀은 이러한 먼지를 최소화하고 미세운석을 수집하고 분석하기 위해 남극 동부 내륙의 ‘콩코르디아 남극 기지(Concordia station)’ 지역에 돔 C(Dome C)으로 눈을 돌렸습니다. 이곳은 아델리 해안(Adélie Land)에서 1100km떨어진 곳에 위치한 곳 입니다. 그 곳은 지상 먼지가 거의 없고 눈 축적률도 낮았는데요. 이는 즉 이미 그곳에 있는 눈이 녹아서 그 지역의 미세 운석의 강하율을 얻을 수 있다는 걸 의미했습니다. 

연구팀은 충분한 크기의 외계 입자들을 모았는데요. 20년 간 6번의 탐사를 통해 연구진은 이와 같은 조사를 실시했는데요. 총 1,280개의 녹지 않은 미세운석과 질량 350 마이크로그램 이하의 소구체(spherules) 808개를 확인했습니다. 참고로 소구체는 운석이 대기권을 통과하면서 가열되는 과정에서 떨어져 나와 형성됩니다. 이를 통해 이 입자들이 표면에 떨어지는 속도를 계산할 수 있었는데요.

연간 평당미터 당 지구상에 축적되는 양에 해당하는 연간 유동량을 측정한 결과, 지구 전체에 적용하면 연간 마이크로미터의 총 유량은 5,200톤에 달합니다. 이 미세운석들은 지구 표면으로 전달되는 외계 물질의 가장 큰 원천이라고 하는데요. 운석과 같은 더 큰 물체보다 훨씬 더 많은 양이라고 합니다. 

또한 연구팀은 입자의 밀도를 바탕으로 먼지의 기원을 조사했습니다. 밀도가 낮고 다공성일 경우 혜성이 기원이었고 반면 밀도가 높고 다공성이 크지 않은 경우는 소행성 기원을 나타냈습니다. 분석 결과 지구 표면에 도달하는 우주 먼지의 약 80%는 혜성에서 방출되는 것으로 추정됐는데 이는 지구상의 우주 먼지에 대한 기존의 추정치와 일치하는 숫자였습니다. 

그러나 연구팀의 모델에 따르면 대기권 진입 전 유입되는 우주먼지의 총 질량은 약 15,000톤으로 나타났는데요. 이 불일치의 이류는 명확하지 않습니다. 다만 몇 가지 이유를 들자면, 먼지 상당부분이 우리가 그것을 탐지할 수 있는 능력을 벗어나 존재할 수 있습니다. 또는 일부 먼지들은 대기권 진입 전에 제거된다는 겁니다. 혹은 지구 주위의 우주에는 우리가 생각하는 것보다 훨씬 적은 먼지가 있을 수 있다고 합니다. 

이번 연구는 지구의 생명체 출현에 있어 역할을 제공했을 지도 모르는, 원시 지구에 물과 탄소 분자를 공급하는데 있어서 행성간 먼지 입자들이 어떤 역할을 했는지 더 잘 이해하기 위한 귀중한 정보가 될 것으로 보입니다. 

##참고자료##

• Adeyemi A. Adebiyi, “Climate models miss most of the coarse dust in the atmosphere”, Science Advances’(2020)
• J. Rojas et al. The micrometeorite flux at Dome C (Antarctica), monitoring the accretion of extraterrestrial dust on Earth, Earth and Planetary Science Letters (2021)

함예솔 다른기사 보기