지구의 탄생

우주는 눈에 보이지도 않는 한 점에서 시작되었고, 과학자들은 즐겨 그것을 ‘특이점’이라고 부른다. 그런데 이 눈에 보이지 않는 무겁고 밀도가 높은 점이 어찌나 뜨겁고 안에 갇힌 모든 에너지의 압력이 어찌나 컸던지, 약 137억 년 전에 어마어마한 일이 일어났다.

1. 137억년 전의 폭발

이것은 결코 평범한 폭발이 아니었다. 아주 어마어마했다. 지금까지 일어난 폭발 가운데 가장 큰 폭발이었고, 그것이 우리가 지금 빅뱅이라고 부르는 것이다. 폭발이 일어나면서 조금 어질러진 것이 아니라 어찌나 많이 어질러졌는지, 사방으로 수십억 마일이나 어질러졌다.

몇 백만 분의 1초 사이에 우주가 팽창해, 눈에 보이지 안흘 정도로 작은 먼지 같은 점이었던 것이 지구와 해, 달, 별을 만드는 데 필요한 것을 포함해 우리가 볼 수 있는 모든 것이 들어 있는 어마어마하게 큰 것이 되었다.

큰비가 내리고 천둥과 번개가 치면 그 소리와 빛이 오랫동안 주변의 산과 계곡에 반사되어 반향을 일으키며, 때로는 그러한 반향이 1분 이상 계속되기도 한다. 빅뱅은 상상을 초원할 정도로 어마어마한 폭발이었고, 따라서 과학자들은 지금도 그 반향을 탐지하는 것이 가능하다고 생각한다.

2. 은하수의 생성

그런데 설사 눈에 보이지 않을 정도로 작은 점이 폭발해 우리의 우주가 탄생했다는 말을 받아들이더라도 왜 과학자들은 그것이 137억 년 전에 일어났다고 믿을까? 과학자들은 현대 망원경을 이용해 허블이 관찰한 것을 토대로 은하들이 밖으로 퍼져나가는 실제 속도를 계산해낼 수 있었다. 이러한 자료가 있으면 거꾸로 추산해 이것들이 얼마 전에 모두 한 곳에 있었는지를 계산해낼 수 있다.

그런데 빅뱅이 일어난 직후에는 더 수수께끼 같은 일들이 벌어지기 시작했다. 빅뱅으로 우주에는 어마어마하게 많은 에너지가 방출되었다. 그것은 먼저 인력으로 전환했다. 인력이란 우주에 있는 모든 것이 서로 들러붙고 싶게 만드는 일종의 눈에 보이지 않는 접착제다. 그 다음에는 엄청나게 방출된 어너지가 현미경으로나 볼 수 있늘 정도로 아주 작은 레고 블록같은 벽돌을 수없이 만들어냈다. 오늘날 존재하는 모든 것은 빅뱅이 일어나고 몇 백만 분의 1초 사이에 생긴 수많은 입자들로 이루어졌다.

그러부터 약 30만 년 뒤에는 우주의 온도가 식으면서 그런 입자들이 서로 들러붙어 우리가 원자라고 부르는 작은 덩어리가 만들어지기 시작했다. 그리고 조금 지나자 인력이라는 접착제의 도움으로 원자들이 서로 모여 아주 뜨거운 먼지로 이루어진 어마어마하게 큰 구름을 만들어냈다.

이런 구름들에서 최초의 이 나왔고, 이런 별들은 빅뱅이 남긴 에너지로 충만한 거대한 불덩어리였다. 인력은 다시 이런 별들이 모이도록 해, 크기와 모양이 여러 가지인 별의 무리가 생겼다. 우리는 이런 별의 무리를 은하라고 부른다. 우리 은하인 은하수는 빅뱅이 일어나고 약 1억 년이 지난 뒤에 형성되어 시속 약 50만 마일이라는 현기증 나는 속도로 빙글빙글 돈다.

3. 태양의 생성

우리의 태양은 아주 새로운 별이다. 과학자들은 태양이 별 하나 또는 여러 개가 자신의 인력에 의해 쪼그라들었다가 폭발하면서 불타고 남은 잔해인 가스와 먼지에서 다시 태어난 것이라고 믿는다. 이런 거대한 폭발을 초신성 폭발이라고 하는데, 이것은 지금도 우주에서 꽤 흔히 발행하는 현상이다. 초신성은 새로운 별이 계속 태어나는 데 필요한 물질을 모두 남기며, 그것은 주로 가스와 별 부스러기다.

우리 태양은 약 46억 년 전에 별들이 불타면서 남긴 가스와 먼지 구름이 수축해 불타오르면서 형성되었다. 그렇다면 우리 태양의 나이가 우주 나이의 3분의 1밖에 안 되는 셈이다. 이는 또 우리에게는 태양이 비교적 젊은 별이라는 말이기도 하다.최초의 별들은 생명을 부양할 수 있는 지구처럼 자기 주위를 도는 행성을 결코 만들어내지 못했을 것이기 때문이다.

제1세대 별들은 수소와 헬륨 같은 단순한 가스로만 이루어져 있었다. 그러나 초신성은 아주 어마어마한 힘으로 폭발했기 때문에 원자들이 충돌해 수소와 헬륨보다 무겁고 유용한 건축재료를 만들어낼 수 있었다. 생명체를 만드는 데 없어서는 안 될 철과 산고, 탄소 같은 원소를 함유한 지구처럼 단단한 생성을 만들기에 좋은 건축 재료를 말이다.

4. 태양계의 구조

오랫동안 사람들은 지구가 우주의 중심이라고 믿었다. 그러나 이제 우리는 우리의 태양계가 우리 은하의 나선 팔 가운데 하나인 오리온 팔에 있고, 현재 우리 은하에서 성기고 외로운 부분인 로컬 버블을 통과하고 있다는 것을 안다. 우리 이웃에는 다른 별들이 얼마 없으며, 천문학자들은 애정을 담아 이 구역을 로컬 플러프라고 부른다.

태양계에는 우리 별 태양의 주위를 도는 모든 것이 포함된다. 이 가운데 가장 중요한 것이 행성들인데, 이 커다란 공처럼 생긴 암석과 가스 덩어리는 태양과 마찬가지로 별들이 불타면서 남긴 먼지와 가스 구름으로부터 태양과 함께 생성되었다. 어쩌면 태양계가 처음 만들어졌을 때에는 행성이 스물다섯 개나 되었을지도 모른다.

이 가운데 가스로 가득 찬 행성들은 태양으로부터 멀리 달아나는 경향이 있어, 거대한 가스 덩어리인 목성과 토성, 천왕성, 해왕성이 되었다. 태양의 뜨거운 열도 견딜 수 있을 정도로 무겁고 유용한 건축 재료를 가진 암석 행성들은 수성과 금성, 지구, 화성이 되었고, 수성과 금성은 태양과 지구 사이에 있다 하여 내행성이라고 부른다.

수백만 년 동안 이 거대한 행성들은 태양의 주위를 돌며 뒤뚱거리기도 하고 옆길로 새기도 하면서 새롭게 탄생한 태양계에서 안정된 궤도를 찾으려고 했다. 초기 태양계는 아주 험악한 곳이었고, 따라서 결코 생명체가 살기에 좋은 곳이 아니었다. 아주 뜨거운 용광로 같은 태양으로부터 아주 높은 전자를 띤 입자들이 아주 날카로운 비수처럼 우수수 떨어졌다. 이것은 ‘태양풍‘으로 아주 날카로웠다.

5. 대기의 형성

지구는 지옥 같았다. 반쯤 녹은 끈적끈적한 용암이 지각을 이루고 지표면 전체에서 뜨거운 당밀처럼 부글부글 끓었다. 굳은 땅도 없고, 물도 없고, 당연히 생명체도 없었다. 불안정한 지구는 하루가 약 4시간밖에 안 될 정도로 빠르게 지축을 중심으로 회전했다.

전문가들은 어떻게 우연히 젊은 행성 두 개가 같은 뒈도에서 다른 속도로 태양의 주위를 돌았을 거라고 믿는다. 하나는 지구였고, 하나는 테이아라는 젊은 행성이었다. 태양이 밝게 빛나기 시작한 지 5천만 년쯤 되었을 때 이 갓 생겨난 두 행성이 보기 좋게 서로 들이받았다. 

충돌이 일어나자 화산 수천 개가 폭발했다. 지구의 핵에 갇혀 있던 엄청난 양의 가스가 표면을 뚫고 분출했고, 이것이 지구의 초기 대기를 형성했다. 테이아도 겉 부분이 수십억 개의 작은 조각이 되어 날아갔다. 여기저기에 부스러기가 날아다녔고, 뜨거운 먼지와 암석, 화강암이 엄청나게 두꺼운 충을 이루어 지구를 이불처럼 감쌌다. 지구의 중력이라는 덫에 걸려 지구를 둘러싼 이 파편들은 공중에서 소용돌이치며 모든 것을 암흑 속에 몰아넣었다.

몇 달 동안이나 가장 밝은 햇빛도 한때 테이아 행성이었던 이 두꺼운 먼지 층을 뚫고 들어가지 못했다. 테이아의 핵을 이루었던 무거운, 융해된 철은 지구의 중심에 수렴되며 엄청난 충격파를 낳아 두 행성의 핵이 하나의 단단한 금속 덩어리가 되었고, 수천 도나 될 정도로 뜨거웠던 이 덩어리는 엄청난 충돌로 짜부라진 지구 한가운데로 깊이 가라앉았다.

6. 달의 탄생

이 엄청난 충돌이 일어난 것이 지구의 생명에는 오히려 잘된 일이었다. 금속으로 된 지구의 핵은 자기장이라는 방패를 만들어 아주 치명적 영향을 끼치는 태양풍이 지구의 표면에 이르지 못하고 비켜가도록 했다. 이 방패는 또 태양풍이 물을 수소 원자와 산소 원자로 쪼개는 것도 막아, 그렇지 않았으면 허공에 흩어졌을 지구의 중요한 양식을 보존할 수 있게 해주었다.

만일 이 자기장이라는 방패가 없었다면 지구에는 결코 생명이 나타날 수 없었을지도 모른다. 화성이나 금성처럼 철로 된 핵이 없는 다른 행성들은 아무래도 생명을 창조하지 못한 것 같다.

오늘날 지구에 테이아와 충돌했다는 물리적 증거, 즉 크에이터가 없는 것은 어찌나 세게 충돌했던지 겉 부분에 있던 것들은 모두 산산조각이 나거나 폭발해 우주로 날아가버렸기 때문이다. 그러나 눈으로 볼 수 있는 증거가 모두 사라진 것은 아니다. 중력이라는 접착제 덕분에 지구를 둘러쌌던 먼지와 화강암이 곧 다시 뭉쳐 아주 커다란 먼지 덩어리가 되었다. 그 후 1년이 안 되었을 때 밝고 커다란, 수정같은 이 생겼다.

달은 곧 지구를 안정시키는 아주 중요한 효과를 낳았다. 달의 중력이 지구가 테이아와 충돌한 뒤 걷잡을 수 없을 정도로 흔들리던 상태에서 벗어나도록 도와주었다. 달의 중력은 지구의 자전 속도를 늦추는 데도 도움을 주어, 아주 오랜 세월이 니나는 동안 지구의 하루는 4시간에서 24시간이 되었다.

우리의 지구와 달은 마치 서로 흔들이지 않도록 손을 꼭 잡고 얼굴을 마주보며 아이스링크를 도는 멋진 스케이트 선수들처럼 수십억 년 동안 서로 손잡고 태양의 주위를 돌며 춤을 추었다.

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