[아하! 우주] 8억년전 지구에 ‘소행성 소나기’ 50조t 내렸다

8억 년 전 지름 100㎞ 이상의 소행성이 부서져 생긴 무수히 많은 파편이 지구와 달에 소나기처럼 쏟아졌다는 분석 결과가 나왔다. 당시 지구에 비처럼 떨어진 운석의 총 질량은 6500만 년 전 공룡을 멸종에 이르게 한 거대 운석의 60배에 달하는 것으로 나타났다.

지름 10㎞ 이상의 운석이 지구에 충돌할 가능성은 1억 년에 한 번꼴이지만, 지구에서는 대기와 물에 의한 풍화 작용과 지각 변동 등의 영향으로 흔적이 되는 크레이터(운석공)은 6억 년 이상 남아있기 어렵다.

그런데 일본 오사카대와 도쿄대의 연구진은 이른바 ‘소행성 소나기’라고 부르는 현상이 달에 일어났다면 지구에도 일어났을 것이라는 전제하에 풍화현상 등을 거의 겪지 않는 달의 크레이터들을 분석해 같은 시기 지구에 얼마나 많은 운석이 충돌했을지를 추정했다. 이들 연구자는 일본우주항공연구개발기구(JAXA)의 달 궤도선 ‘가구야 1호’가 촬영한 달 표면의 크레이터 사진을 사용해 지름 20㎞ 이상의 크레이터 59개 속 특징을 분석했다. 그 결과, 지름 93㎞에 달하는 코페르니쿠스 크레이터를 포함해 적어도 8개에서 최대 17개의 크레이터가 같은 시기에 형성된 것으로 나타났다.

이들은 또 미국의 아폴로호 계획으로 지구에 가져왔던 크레이터 시료 등을 분석해 형성 시기가 약 8억 년 전임을 추정할 수 있었다.

특히 지구에는 달에 떨어진 운석보다 약 20배 많은 운석이 떨어진다고 알려졌다. 이에 따라 이번 연구에서는 당시 지구에 떨어진 운석의 총 질량은 40조~50조 t에 달하며 이는 멕시코 유카탄반도에 있는 칙술루브 크레이터를 만들어낸 거대 운석의 30~60배에 해당하는 것으로 추정됐다. 이에 따라 이들 연구자는 이 사건을 소행성 소나기라고 부르고 있는 것이다.

공룡을 포함한 생물의 대멸종을 가져온 것으로 추정되는 백악기 말기의 이 운석 충돌로 운석에 포함됐던 것으로 여겨지는 고농도의 이리듐이 세계 각지 지층에서 검출되고 있다.

8억 년 전 소행성 소나기를 보여주는 증거는 아직 지구에서 발견되지 않았지만, 6~7억 년 전 얼음이 지구 전체를 뒤덮은 최악의 빙하기가 오기 직전인 시대에 바다 속 인의 농도가 4배로 급증해 생물의 다양화가 촉진했을 수도 있다는 연구 결과가 나온 바 있다.

당시 사건으로 지구에 유입된 인의 양은 현재 바다 속 인의 10배 정도로 추정된다. 따라서 소행성 소나기가 당시 지구 환경에 큰 영향을 줬을 수도 있다고 이들 연구자는 지적했다. 게다가 최근 연구에서는 달 표면 전역에 물이나 탄소와 같은 휘발성 물질이 존재하는 것으로 나타났는데 이들 연구자는 휘발성 물질이 소행성 샤워에 의해 달에 유입했을 수도 있다고 언급했다.

8억 년 전 파괴된 소행성 파편 중 일부는 지구나 달뿐만 아니라 다른 행성이나 태양에 떨어진 것으로 보이지만, 또 다른 파편은 에우랄리아족 소행성이 됐을 수도 있다고 이들 연구자는 설명했다. 에우랄리아족 소행성 이름의 바탕이 된 소행성 에우랄리아는 JAXA의 소행성 탐사선 ‘하야부사 2호’가 시료를 채취한 소행성 ‘류구’와 같이 물과 유기물이 풍부한 C형 소행성으로 분류돼 있어 똑같은 C형 소행성인 ‘폴라나’와 함께 류구의 모천체로 추정된다.

이런 지식을 바탕으로 연구진은 8억 년 전 파괴된 소행성의 파편 중 일부가 지구나 달 등에 충돌했지만 다른 파편은 에우랄리아족 소행성이나 류구 같은 근지구천체(NEO)가 됐다고 보고 있는 것이다.

연구를 이끈 데라다 켄타로 오사카대 교수는 “8억 년 전 대규모 운석 충돌이 있었다는 전제로 달의 조성이나 지구의 환경을 다시 검토하면 새로운 결과가 나올지도 모른다”면서 “오는 12월 하야부사 2호가 류구에서 가져올 시료에 기대를 걸고 있다”고 말했다.

자세한 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 22일자에 게재됐다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr