지구의 맨틀층에서 일어난 변화가 대기 조성에 미친 영향이 생각보다 훨씬 컸음이 지질학적 기록을 통해 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 최신 연구를 인용 보도했다.


미국 프린스턴대 연구진은 방대한 지질학 표본 분석을 통해 지구의 대기 역사를 재구성한 결과 오늘날 대기의 모태가 된 약 25억년 전의 산소급증사건(GOE)이 맨틀층의 급격한 변화 때문인 것으로 나타났다고 네이처지 최신호에 발표했다.


과학자들은 약 9억년간 지속된 것으로 추정되는 GOE 기간에 지구 대기권의 산소 농도가 폭발적으로 증가해 오늘날의 대기가 된 것으로 보고 있다.


프린스턴대 연구진은 40억년에 걸친 지구의 화학적 변화 과정을 추적하기 위해 7만여 개의 지질학 표본으로 만든 데이터베이스를 분석한 결과 약 25억년 전 맨틀층의 암석 용융 현상이 급격히 줄어들었다는 사실을 발견했다. 맨틀층은 지각과 녹은 외핵 사이의 뜨거운 암석층으로 열전도성을 갖고 있다.


암석 증거에 따르면 이 시기는 지구 대기권에 GOE와 관련된 변화가 일어난 시기와 일치한다. 연구진은 맨틀층의 용융 감소로 지각층이 녹는 깊이가 줄어들고 그 결과 대기중에 배출되는 산화철 성분의 반응성 화산 가스의 양이 줄어들었음을 밝혀냈다.


이들은 대기중 산소와 반응해 산소를 제거하는 이런 가스의 밀도가 낮아짐으로써 자유로운 산소 분자들이 확산된 것으로 보고 있다. 이전의 가설들이 주로 암석 기록과 산소 급증 시뮬레이션 모델을 양적으로 관측해서 얻은 결과인데 반해 새 연구는 지질학 기록 및 기록에 담긴 지구 심부활동의 화학적 흔적을 통계적으로 분석한 것이다.


지금까지 GOE에 관한 지배적인 학설은 이전 수억년 동안 살았던 무수히 많은 광합성 생명체들이 광합성을 통해 산소를 만들어내기 시작했다는 것이었다.


그러나 이 가설의 문제점은 이런 방식으로 만들어진 산소의 양이 대기중에 방출하는 것보다 더 많은 양의 산소를 흡수하는 `흡수원'(sinks)의 기능을 극복할만큼 크지 않다는 것이었다.


이는 다시 '이런 흡수원들에 어떤 일이 일어났기에 GOE가 일어났는가'라는 문제로 이어진다. 새 연구는 주요 흡수원 가운데 하나인 화산 가스가 갑자기 무력화됐을 가능성을 제기한다. 즉 맨틀층의 용융 감소로 인한 화산 가스의 급격한 감소가 GOE의 중요한 전조로 나타난다는 것이다.


연구진은 지각층 깊은 곳에서 암석 용융이 일어나면 마그마 속의 산화철 가스 농도가 높아지며 이런 가스가 화산 분출로 대기중에 방출되면 자유 산소와 결합해 산소를 제거하지만 얕은 곳에서 같은 현상이 일어나면 대기중 화산가스의 농도가 떨어져 자유산소 분자들이 급증한다고 밝혔다.


이들은 더 넓은 맥락에서 보면 지질학과 생물학 시스템 사이의 밀접한 상호관계가 점점 더 분명해지고 있다면서 "이 연구는 고체 지구와 생물권 사이의 상호작용이 매우 밀접하고 중요하다는 최신 학설들을 강화시켜 주는 것"이라고 강조했다.

URL : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120523133240.htm


<출처> ScienceTimes, 2012.05.25

Posted by TopARA

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