지구의 현재 나이와 미래의 수명은 ?

SCIENCE WAVE

 

지구는 우주의 패러다이스 – 3

생명이 넘치는 지구가 이상기후 때문에 예상을 넘는 고통을 당하고 있다. 인간이 살기에 지구보다 좋은 행성이 없는데도 사람들은 지구의 고마움을 생각하지 않고 산다. 생명의 파라다이스인 지구의 은총을 소개하는 시리즈–3이다.

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오묘한 크기를 가진 지구

1세기 전만 하더라도 다수의 사람은 자기 고장에서 100리 바깥을 나가보지 못하고 한세상을 보내는 경우가 많았다. 교통기관이 발달한 지금은 지구 반대쪽까지 2시간 만에 날아가는 비행체까지 연구하고 있다.

 

 

지구의 규모를 잠시 생각해보자. 적도상(위도 0도)에서 지구의 중심까지 거리(지구 반경)는 6,378km이고, 남북극에서 중심까지 거리는 6,356km이다. 이처럼 적도 쪽이 22km 더 긴(조금 불룩한) 이유는 지구가 남북극을 축으로 자전하기 때문이다. 이런 자전 때문에 적도에서의 직경은 12,926km, 남북극에서는 12,712km이고, 지구의 둘레를 잰다면, 적도에서는 40,075km, 남북극에서는 40,008km가 된다.

 

 

지구는 태양계의 행성 중에서 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 다음 5번째로 큰 행성이면서, 가장 단단하게 형성된 천체이다.

 

 

 

지구의 자전을 나타내는 그림을 보면, 적도면 쪽의 자전 속도가 북극이나 남극 쪽보다 훨씬 빠르다. 즉 원심력이 강하게 작용하는 적도면이 좀더 불룩 나오게 된 것이다.

 

인공위성 발사장은 대부분 적도와 가까운 지역에 있다. 그 이유는 위도가 높은 지역보다 적도 쪽의 중력이 약하기 때문이다. 지구의 중력은 지구의 중심과 가까울수록 크고, 중심에서 멀수록 약하다. 중력이 조금이라도 줄면 발사에 필요한 연료가 적게 소모된다. 우리나라 인공위성 발사장이 남해안 나로도에 있는 것은 적도에 가까운 지역을 선택한 것이다.

 

 

약간 불룩하게 생긴 지구의 부피와 무게와 표면적은 얼마나 될까? NASA의 계산에 의하면 부피는 1,086조km3이고 무게는 6에 0을 21개 붙인 톤(t)이며, 지구의 평균 밀도는 1cm3의 무게가 5.5g이라 한다. 그리고 전체 표면적은 5억 1,000만km2인데, 이 중에 71%는 바다이고 29%가 육지이다.

 

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지구는 젊은 나이인가 노령인가?

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400여년 전만 하더라도 사람들은 지구의 나이가 성경에 기록된대로 6,000년 정도라고 생각했다. 그러나 이때쯤부터 과학자들은 지구의 정확한 나이를 알려고 애써 왔다. 당시 과학자들이 지구의 나이를 추정하는 중요 방법은 다음과 같은 것이었다.

 

- 지구가 막 태어났을 때의 불덩어리가 지금의 온도로 냉각되려면 얼마나 시간이 걸렸을까?

 

- 지구에 처음 물이 생겨나기 시작한 이후 지금까지 해수면의 높이가 세월에 따라 어떻게 변화되어 왔을까?

 

- 염분이 없던 태초의 바닷물이 지금처럼 짠 농도를 가진 해수가 되기까지 얼마나 시간이 걸렸을까?

 

 

다음으로 과학자들은 ‘대륙 이동설’에 따라 지구의 대륙이 지금처럼 변화되기까지의 과정을 분석하여 나이를 추정하기도 했다. 태양계 행성 중에서 대륙이 이동한 증거는 지구에서만 발견되어 있다. 한편 미국 그랜드 캐니언과 같은 깊은 골짜기가 물에 침식되어 지금과 같은 상태로 되기까지 걸린 시간도 추정했다. 애리조나 대학의 과학자들은 그랜드캐니언에서 12억 년 전의 암석을 확인했다고 한다. 또한 어떤 과학자들은 빙하기를 지나오면서 지층이 침식되어온 상태를 조사하여 지구의 나이를 계산해보기도 했으며, 어떤 곳에서는 35억 년 전의 암석을 찾아내기도 했다.

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20세기에 들어오면서 과학자들은 방사성물질 연대측정법으로 지구의 나이를 측정하기 시작했다. 캐나다 북서쪽 아카스타 그네이시스 지방에서 40억 300만 년으로 추정되는 암석이 발견되었고, 오스트레일리아에서는 나이가 43억 년으로 추정되는 암석도 나타났다.

 

 

캐나다의 아카스타 그네이시스에서 발견된 가장 오래된 암석 표본이다. 최고령의 암석이 발견되면, 지구의 나이는 적어도 그 암석보다 더 많을 것이다.

 

 

 

오스트레일리아에서 발견된 지르콘 화합물 결정은 44억 년 전에 형성된 물질로 알려져 있다.

 

 

반세기 전인 1969년 9월 28일 오스트레일리아에 거대한 운석 하나가 떨어졌다. 낙하지역 지명을 따라 머치슨(Murchison) 운석이라 불리는 이 운석을 분석한 과학자들은, 그것의 나이가 70억 년이라고 판단했다. 이 운석은 태양계 바깥의 별 하나가 수명을 다하고 폭발할 때 조각이 되어 우주를 떠돌다가 지구의 중력에 이끌려온 것으로 판단되었다. 태양의 나이보다 24억 년 더 노령인 운석이었던 것이다.

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태양의 나이는 지구와 같은 46억 년이다. 태양이 없어도 지구에 생명이 존재할까? 동굴이나 깊은 땅속, 심해처럼 태양 빛이 미치지 않는 곳에도 생명체가 있는 것을 보면 의문이 생긴다. 그러나 그런 곳에 생존하는 생명체일지라도 처음에는 태양이 비치는 지상에서 생겨나 암흑 속에서도 살 수 있는 생명체로 변화되었을지 모른다.

 

 

 

과학자들은 고대 생물의 화석을 븐석하여 지구의 나이도 추정한다. 사진은 2018년에 발표된, 지금까지 발견된 화석 중에서 가장 오래 된 34억 년 전에 살았다고 추정되는 박테리아(Strelley Pool microfossils)이다. 캐나다 퀘벡에서는 37,7∼42.9억 년으로 추정되는 미생물 화석도 발견되었다.

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과학자들은 달과 화성의 암석 나이도 측정하고 있으며, 현재까지 45억 년 보다 더 오래된 암석은 나오지 않았다. 또한 수많은 운석들을 조사했어도 45억 년 이상 된 것은 없었다.

 

 

 

미국 애리조나 사막에 있는 유명한 운석공. 무게 약 30만t으로 추정되는 운석이 약 50,000년 전에 시속 46,000km 속도로 이곳에 충동하여 직경 1,219m, 깊이 174m의 운석공을 만들었다. 운석공 가장자리는 주변보다 46m 높이로 솟아올랐다. 운석과 운석공에 대한 연구도 지구의 나이를 추정하는 데 이용된다.

 

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수백 수천 년 후, 지구인이 다른 외계행성에도 가서 산다고 가정할 때, 그곳의 인류는 지구를 고향(故鄕)이고 고국이고 고행성(故行星)으로 생각할 것이다. 과학자들은 지구의 현재 나이를 약 46억년으로 추정하고 있고, 태양의 나이도 지구와 같다고 믿는다. 그리고 태양의 남은 수명은 약 100억 년일 것이라고 한다. 그렇다면 지구의 현재 연령은 청년이고, 남은 여명은 태양과 비슷할 것이다.

 

다수의 SF 소설이나 영화는 지구의 종말을 극화하고 있다. 인류가 핵전쟁을 하거나, 지구의 환경을 지나치게 파괴하지 않는다면, 또한 거대한 운석이 지구와 충돌하지 않는다면, 앞으로 100억 년 동안 지구에는 아침마다 태양이 떠오를 수 있을 것이다. - YS

 

 

지구가 우주 속을 이동하는 운동 속도