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일본 지바공업대 행성탐사연구소 오노 소스케가 이끈 연구팀이 지구과학분야 국제 학술지 네이처 지오사이언스 9일 자로 발표한 논문을 통해 운석충돌에 관한 가상 실험을 시행한 결과 삼산화황 가스가 대량으로 생성되는 것을 발견했다고 밝혔다.
연구팀은 이 삼산화황과 수증기가 결합하면서 발생한 황산 비가 며칠 뒤 지상에 내리면서 해양 표층을 산성화시켜 해양 상층부에 살던 생물들을 멸종시켰을 것으로 추정했다.
이로 인해 생물에 치명적인 상태가 된 표층의 하부에서 살아남을 수 있던 생물 종만이 결국 바다에서 살아남게 됐을 것이라고 이 논문은 설명한다. 다만 육상동물에 대한 영향에 대해서는 이번 연구에서 제외됐다.
이번 실험은 멕시코 유카탄반도에 있는 칙술루브 크레이터가 생성된 약 6500만년 전 ‘제3의 백악기 대멸종’ 상황을 재현한 것이다. 당시 사건은 지름 10km로 추정되는 소행성이 떨어져 지구상 생물 60~80%가 절멸한 것으로 추정되고 있다.
지금까지 대멸종은 운석충돌 이후 일어난 ‘핵겨울’ 현상으로 알려졌다. 핵겨울은 충돌로 대기 중으로 떠오른 먼지(티끌)가 하늘을 덮게 되면서 태양광이 표면에 닿지 않아 식물이 시들면서 동시에 이런 식물에 의존하는 종들이 절멸로 이어졌다는 것이다.
또 다른 멸종은 이번 실험으로 입증된 산성비 설이 있다. 회의주의자들은 이 가설의 원인이 되는 화학물질이 삼산화황보다 이산화황이 방출될 가능성이 높고 또 방출된 물질이 지상에 낙하하는 것이 아니라 성층권에 머물러 절멸에 영향을 주지는 않았을 것이라고 주장해 왔다.
이를 입증하기 위해 연구팀은 ‘운명의 날’에 일어난 사건을 작은 스케일로 재현하기 위한 실험 장치를 개발하게 됐다고 밝혔다.
연구팀은 레이저로 플라스틱을 증발시켜 고속의 플라즈마 바람을 일으키고 중금속인 탄탈(Ta) 조각을 시속 4만 7000~9만 km의 속도로 암석 샘플에 충돌시켰다. 여기서 중금속 조각은 소행성이며 암석 샘플은 충돌한 지표면을 각각 재현한 것이다.
이때 발생한 가스를 분석한 결과 이산화황보다 삼산화황의 분자 수가 압도적으로 많은 것으로 나타났다.
또 연구팀은 충돌로 방출된 것으로 보이는 규산보다 큰 입자에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 시행했고 이 규산입자가 유황의 독성 가스와 신속하게 결합해 황산 역할을 하는 에어로졸이 돼 지표면에 내렸던 것을 발견했다.
이 밖에도 이 가설은 당시 해수면에 서식한 플랑크톤의 일종인 ‘유공충’의 대량멸종을 설명할 수도 있다. 유공충은 탄산칼슘 껍질로 보호된 단세포 생물로 산성화된 해수에 노출되면 이 껍질이 녹아버린다.
이 가설은 대량멸종에 대한 다른 수수께끼를 설명하는데도 도움이 되기도 한다. 운석충돌 후 양치식물의 개체수가 급증한 이유는 산성의 습윤 환경을 양치식물이 선호하기 때문이라고 논문은 설명하고 있다.
사진=포토리아
윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
