태고의 지구 환경은 어땠을까?

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생명체가 없던 태고 때의 지구 환경

 

과학자들의 연구에 의하면, 태초의 지구는 뜨겁게 녹은 거대한 불덩어리였다. 이런 지구가 식는 데는 긴 시간이 걸렸다. 수억 년이 흐르는 동안 지표 곳곳에서는 끊임없이 화산이 대규모로 폭발하고 그때마다 용암이 흘러나왔다. 그런 시기의 지구 대기층은 지금과는 전혀 다른 수소, 메탄, 암모니아 같은 가스로 가득했다. 이런 기체의 조성은 금성이나 화성, 목성 등의 공기와 비슷하다. 그러므로 그러한 성분을 가진 대기 속에서는 생명체가 태어날 수도 생존할 수도 없었다.

 

지구가 탄생한 후 오늘에 이르기까지 대기의 성분이 어떻게 변해왔는지에 대한 과학자들의 이론을 간단히 정리하면 다음과 같다. 46억 년 전 지구가 처음 탄생했을 때는 불덩어리였고, 그 당시의 대기 성분은 대부분 수소였다. 그러나 그후 지구 내부로부터 화산 분화구를 통해 질소를 포함한 암모니아

(NH3), 메탄가스(CH4), 이산화탄소(CO2)가 대거 분출하여 대기를 채우기 시작했다. 이들은 모두 온실가스라 부르는 기체들이다. 따라서 당시의 지구 기온은 대단히 높았다.

 

수억 년이 지나는 동안 이들 기체는 태양에서 오는 강력한 자외선의 화학작용으로 차츰 질소와 산소로 변하게 되었다. 화산 연기를 통해 분출된 다량의 수증기는 물이 되어 차츰 바다를 이루었다. 이때부터 대기 중의 이산화탄소는 해수에 녹아들어가 칼슘이라는 무기물과 결합하여 ‘탄산칼슘’이 되어 해수에 녹아 있거나 해저에 침전하기 시작했다. 지질학자들은 38억 년 전에 퇴적한 것으로 판단되는 가장 오래 된 탄산칼슘 층을 발견하기도 했다. 물이 생기면서 이산화탄소는 해수에 무한정 녹아들었기 때문에 대기 중의 이산화탄소 농도는 크게 줄어갔다.

 

 

35억 년 전, 무생물의 세계이던 바다에 최초의 생명체가 나타나 불어나기 시작했다. 최초로 출현한 생명체들은 광합성을 할 수 없었으나 해수에 영양이 될 수 있는 성분이 다량 녹아 있었으므로 그것으로 충분히 생존할 수 있었다.

 

드디어 약 25억 년 전에 광합성을 할 수 있는 단세포의 원시식물이 탄생했고, 이후부터 대기 중에서는 이산화탄소가 더 감소하면서 산소가 증가하게 되었다. 지질학에서는 광합성 생명체가 나타난 이 시기를 시생대(始生代)라고 말한다.

 

하등식물이 탄생한 이후부터 식물은 이산화탄소를 흡수하고 대신 산소를 내놓았다. 이런 기간이 수억 년 계속되자 대기 중의 이산화탄소는 소량만 남고, 반면에 산소가 넉넉해졌다. 그때서야 산소를 호흡하며 사는 동물이 태어날 수 있었다. 약 5억 42,000만 년 전(현생대：現生代, Phanerozoic)에 이르렀을 때는 대기 중의 산소 농도가 15% 정도까지 상승해 있었다. 그리고 2억 8,000만 년 전에는 산소 농도가 30%에 이르도록 지금보다 높아지기도 했다. 원인은 불확실하지만, 그런 시기에는 식물이 대단히 무성하게 자랐을지도 모른다. 

 

 

과거에도 이상기후가 있었을까?