박테리아가 지구를 얼렸을까요? (눈덩이 지구)

박테리아가 지구를 얼렸을까요? (눈덩이 지구)

지구는 45억 년 전 탄생 이후 많은 한파를 겪어왔습니다. 과학자들은 몇몇 극단적인 사건으로 인해 행성이 적도까지 얼어붙었다고 말합니다. 그러나 이러한 '눈덩이 지구' 시나리오는 이해의 부족을 드러냅니다. 원인은 무엇입니까? 새로운 연구에 따르면, 박테리아입니다. 23억 년 전의 첫 번째이자 최악의 눈덩이 에피소드에서 박테리아는 갑자기 물을 분해하고 산소를 방출하는 능력을 개발했습니다. 유입된 산소는 지구를 따뜻하게 유지해주는 담요 역할을 했던 대기의 메탄을 파괴했습니다. 이 아이디어는 칼텍(Caltech)의 연구원들이 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 최신호에 발표했습니다. 시나리오를 모형화할 때 과학자들은 지구가 태양으로부터 정확히 떨어져 있는 것이 이 행성의 영구적인 동결로부터 구한 유일한 것이라고 말합니다. 그리고 그들은 이런 일이 다시 일어날 수 있다고 경고합니다.

그 당시

첫 번째 눈덩이가 발생하기 전에는 태양은 지금 밝기의 85퍼센트 밖에 되지 않았습니다. 하지만 지구는 오늘날과 같이 온화했습니다. 과학자들은 대기가 온실가스인 메탄으로 가득 차 있기 때문이라고 생각합니다. 그것은 많은 가정에 난방을 위해 사용되는 것과 같은 가스입니다. 그런 다음 남세균(시아노박테리아)이 등장하여 광합성에 물을 사용하고 부산물로 산소를 방출하는 최초의 유기체로 진화했습니다. 과학자들은 이러한 변화가 아마도 38억 년 전에 일어났을 것으로 생각했습니다. 그러나 칼텍 과학자들은 단서를 찾기 위해 고대 암석을 조사했지만 23억 년 전의 변화에 대한 어떠한 증거도 찾지 못했습니다.

과학자들은 이렇게 생각합니다.

규칙적인 빙하기가 시작되었고, 빙하는 지질학적 역사에서 여러 번 그랬던 것처럼 중위도까지 발전했습니다. 빙하가 극지방을 향해 뒤로 물러났을 때, 그들은 육지를 샅샅이 뒤져 풍부한 영양분을 바다로 방출했습니다. 그 당시에는 식물이나 동물이 없었습니다. 새롭게 개발된 산소를 만드는 능력을 가진 남세균은 신선한 영양분을 먹고살았으며, 그 수는 폭발적으로 증가했습니다.

미네소타 전역

칼텍의 대학원생인 연구팀 구성원인 로버트 콥은 "그들의 더 넓은 범위는 남세균이 지구 상의 생명체를 빠르게 지배하게 하고, 많은 양의 산소를 방출하기 시작할 수 있도록 해주었어야 했습니다."라고 말했습니다. 컴퓨터 모형화는 대기 중의 메탄 대부분이 10만 년 이내에, 확실히 수백만 년 이내에 파괴되었을 수 있음을 보여줍니다. 메탄은 또 다른 온실가스인 이산화탄소보다 훨씬 더 단열성이 뛰어납니다. 지구 온도가 화씨 영하 58도(섭씨 영하 50도)까지 떨어졌습니다. 적도의 얼음은 두께가 1마일이었습니다. 대부분의 유기체가 죽었습니다. 생물학은 열수 분출구에 달라붙거나 지하에서 살아남았다고 콥과 그의 동료들은 말합니다. 오늘날에도 생명체는 바위를 먹고 끓는 물에서 수영하며 깊은 동결 속에서 수천 년을 견디며 놀라운 회복력을 보여주었습니다. 그리고 진화는 또 다른 속임수를 썼습니다. 살아남은 유기체 중 일부는 산소를 호흡하는 데 적응했고 이제는 산소가 많이 존재합니다. 생명체가 더 복잡한 형태로 진화할 수 있었던 것은 산소를 사용하는 능력 때문이었다고 과학자들은 말합니다.

그럼 뭔가요?

박테리아가 우리를 끌어들인 그 얼어붙은 난장판에서 어떻게 빠져나왔는지 의문이 남습니다. 과학자들은 변화된 생물학과 화학으로 인해 또 다른 온실 기간을 생성하기에 충분한 이산화탄소가 축적되었다고 말합니다. 증거에 따르면 전 세계적으로 기온이 화씨 122도(섭씨 50도)까지 올랐습니다. 콥의 지도교수인 조 키르슈 빈크(Joe Kirschvink)는 "그것은 지구의 파괴에 대한 위기였습니다."라고 말했습니다. 만약 지구가 태양으로부터 조금만 더 멀리 떨어져 있었다면, 극지방의 온도가 이산화탄소를 드라이아이스로 얼릴 정도로 떨어져 눈덩이처럼 불어나는 지구로부터의 온실 탈출로부터 우리를 앗아갈 수 있었을 것입니다. 우리는 산업적 인간에 대한 교훈을 봅니다. 눈덩이처럼 생긴 지구는 한 세대 안에, 그리고 아마도 몇백 년 안에 발생할 수는 없지만, 그것은 장기적인 가능성으로 보입니다. 우리가 환경을 엉망으로 만든다면 여전히 눈덩이 속으로 들어갈 수 있습니다. 지난 6억 3천만 년 동안 눈덩이 지구는 없었고, 태양이 더 따뜻해지므로 올바른 상태에 도달하기가 더 어려울 수 있습니다. 하지만 만약 눈덩이 지구와 같은 일이 일어난다면, 지구 상의 모든 생명체가 파괴될 것입니다. 아마도 우리는 금성과 같은 폭주하는 온실 행성이 되어야만 벗어날 수 있을 것입니다.