지구의 탄생

대륙이 이동한다고 주장했던 알프레드 베게너는 기상학자로서 1930년 증거를 찾아 그린랜드로 탐사를 떠나 극지방에 얼음의 변화를 관찰하기로 합니다. 그는 그린랜드에서 사망했지만 30년후 해저가 확장되면서 대륙이 움직인다는게 입증되어 수십억년동안 감춰진 비밀이 밝혀지게 됩니다.

태양계 세번째 행성인 지구는 살아움직이는 생명의 별로 둘레 40,000킬로미터, 지름 12,756킬로미터의 거대한 암석으로 70%가 바다로 이루어져 있습니다. 18세기까지 사람들은 노아의 방주를 과학적 사실로 믿었습니다. 대홍수때 광물질 침전으로 지구의 퇴적암을 만들었다고 생각했습니다. 그러다 스코틀랜드 지질학자 제임스 허턴이 시카포인트로 불리는 작은 바위를 발견하면서 지질학적 변화가 현재와 과거에 같은 방식으로 일어났다는 동일 과정설을 주장하게 됩니다. 서로다른 바위의 교차점으로 두 바위 사이에는 천만년정도 시간의 시차가 존재한다는걸 밝혀냈고, 지구가 창조된 것이 아니라 오랫동안 침식과 퇴적을 반복하면서 만들어졌으며 현재 일어나는 지각변동이 과거에도 동일하게 일어났음을 입증하게 됩니다. 18세기, 신이 과학을 지배하던 시기에 창조주로서 신을 거역하는 행위였습니다. 성경에 나오는 인물의 나이를 역추적하면 태초의 인간 아담이 만들어진 건 약 6천여년전. 따라서 당시 사람들은 지구는 6천년전 신이 창조했다고 믿었습니다. 지구의 나이에 대해 과학적 근거를 찾기 시작한건 그로부터 100년후 방사성원소가 발견되면서 지구의 나이를 분석하는 기술이 개발되면서 부터입니다. 암석에 포함된 방사성원소 우라늄은 자연상태에서 일정한 속도로 붕괴하며 납으로 변하게 됩니다. 처음에는 순수한 상태였던 우라늄을 지닌 암석에서 납과 우라늄의 함량을 측정함으로써 이 우라늄이 언제 형성되었는지 그 시기를 예측할 수 있게 됩니다. 이렇게 우라늄을 이용해 지구의 나이를 계산한 최초의 과학자는 20세기 초반 지질학자 아서홈스로 1915년 지구의 나이라는 책에서 지구의 나이는 적어도 16억년정도 된다고 밝히게 됩니다. 평생 고대 암석을 수집하고 우라늄과 납의 비율을 계산하면서 6천년이었던 나이는 기하급수적으로 늘어나게 되고, 1956년 45억6천만년전으로 최종 계산이 되었습니다. 137억년전 빅뱅이후 다양한 형태의 은하를 생성하며 팽창하기 시작한 우주는 50억년전 거대한 성운이 회전하며 태양계를 형성하고 이때 우주의 먼지와 운석의 파편이 뭉쳐 지구를 형성하게 됩니다. 중력이 강해지고 소행성과 같은 행성들이 지구로 돌진하고 합쳐저 점점 커진 지구는 충돌과 함께 막대한 열 에너지가 발생하면서 지구의 표면은 완전히 녹게 됩니다. 수백만년 시간이 흐른후 지구가 식어가며 지구 표면이 굳어 지각이 생성되고, 지구의 온도가 내려가자 비가 쏟아지면서 지표의 온도는 더욱 내려가고 빗물이 고이면서 바다가 탄생하게 됩니다.

바다의 탄생은 생명의 시작이 됩니다. 물과 산소가 지구를 생명의 별로 바꾸어 놓게 되었습니다. 많은 과학자는 지구도 화성처럼 아주 건조한 상태에서 시작했고, 태양계 바깥쪽에서 날아온 혜성이 지구와 충돌하면서 물이 축적됐다고 생각했습니다. 우주 공간의 온도는 매우 낮아서 혜성에 다량의 얼음이 존재하고 그로인해 바다가 형성되었다고 생각했습니다. 2001년 마그마가 굳어서 생성된 지르콘암석이 발견되고, 41억~42억년 정도 오래된 지르콘암석 결정에서 물이 존재했던 흔적을 찾게 됩니다. 지구를 만든 소행성과 운석들에 물이 풍부하게 포함되어 있었고, 미행성체가 지표에 충돌하면서 고압고온상태로 변할때 암석이 녹으면서 미행성체안에 들어있던 물도 지각아래에 갇히게 되고 지각변동과 함께 수증기 상태로 대기에 방출된다고 생각하게 되었습니다. 대기중 이산화탄소와 결합한 수증기는 구름의 형태로 지구를 둘러싸고 구름은 비가되어 지구로 되돌아와 바다가 되었음을 확인하게 됩니다. 태양계에서 유일하게 지구가 물을 간직하고 있습니다. 태양에 가까운 금성은 표면온도가 460도이고, 지구보다 1.5배 먼 화성은 도달하는 태양빛이 지구의 절반이 안되어 물이 흘렀던 흔적은 있지만 극지방의 얼음만 존재하고 있습니다. 35억년전 원시바다에서 최초의 생명 단세포 박테리아가 탄생합니다. 이들의 먹이는 바다 무기물로 후에 생존경쟁이 시작되고 몇몇 박테리아가 태양의 에너지에서 양분을 얻기 시작합니다. 빛에너지와 이산화탄소로 영양분을 만들어 산소를 내뿜는 광합성을 시작하게 된 것입니다. 호주 서부해안에 스트로마톨라이트는 광합성 작용을 하던 박테리아가 층층이 쌓여 덩어리를 이룬것으로 박테리아들이 광합성으로 만든 산소는 지구의 변화를 가져오게 됩니다. 단세포 원시 생명체가 산소에 적응하기위해 공생을 하게되고 다세포 생물로 진화하게 됩니다. 4억4천여만년전 대기에 산소농도가 높아지면서 자외선을 차단하는 오존층이 생겨나고 생명체가 드디어 육지에 등장하고 물과 산소의 등장으로 푸른행성으로 진화하게 됩니다. 식물이 만든 산소로 동물은 에너지를 생성하고 이산화탄소를 배출합니다. 이산화탄소는 식물의 영양분이 되고 탄수화물은 동물의 먹이가 되며, 수많은 원소들이 순환되면서 생명활동이 이루어지게 됩니다. 원소는 다양한 형태로 결합, 분리되면서 지구와 생명체의 재료를 만들어 냈습니다. 19세기 말 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프는 원소들 사이에 존재하는 주기율의 법칙을 최초로 발견합니다. 원소들 모두 서로 연결고리가 있다고 믿고 원자중에서 가장 가벼운 수소를 1로 기준삼아 다른 원자들 무게를 재고 원자량을 측정해서 크기순으로 나열하면서 7개 그룹을 발견하고 산소에 반응하는 원자의 비율이 주기적으로 반복됨을 발견한 것입니다. 지금까지 자연에서 발견된 92개의 원소에서 원소들의 성질을 결정하는 중성자를 발견하며 정밀한 주기율표가 만들어집니다. 원소들이 서로 화학반응을 일으키며 지구를 만들고 변화시키고 있는 것입니다.

최초의 원소는 우주 빅뱅에서 시작되었습니다. 수소와 헬륨이 뭉쳐지면서 다른 원소를 만들고 기존의 다른 원소들이 부딪히며 다른 원소가 만들어집니다. 별의 내부에서는 높은 온도와 압력으로 두개의 가벼운 원소가 충돌하며 보다 무거운 원소가 만들어 지는 핵융합니다 일어납니다. 별 내부에서 핵융합으로 수소가 모두 헬륨으로 바뀌면 내부 압력이 낮아지며 크게 부풀어오르고, 중심온도가 1억도 정도가 되면 우리 생명에 필수적인 다양한 원소가 탄생하게 됩니다. 헬륨이 핵융합으로 탄소가 되고, 산소와 규소등 점점 무거운 원소를 만들어내다가 별이 생명을 다했을때 폭발하면서 엄청난 에너지를 순간적으로 방출하게 됩니다. 폭발할 때 철이나 그보다 무거운 원소들을 만드는 필수적인 에너지가 나오는데 원소들은 우주공간으로 퍼져나가 새로운 별의 재료로 쓰이게 됩니다. 50억년전 초신성(별의 생애에서 마지막단계)잔해가 우주의 헬륨과 수소에 섞여 태양계가 모습을 드러내고, 태양계의 형성과 함께 중력작용으로 운석들이 뭉쳐서 지구가 탄생하게 됩니다. 많은 미행성체가 충돌하며 완전히 녹아버린 지구는 마그마가 바다를 이룰만큼 뜨거워지면서 물질의 분리가 이루어졌습니다. 중력의 힘에의해 철과 니켈같이 무거운 원소들은 지구 중심으로 가라앉고 압력과 밀도가 높아지며 핵을 형성하고, 산소나 규소같이 가벼운 원소는 위로 떠올라 지각을 이루게 됩니다. 지구의 내부는 아직도 뜨겁고 이 뜨거운 내부의 열기가 지구를 살아 움직이게 만드는 것입니다. 지진파를 이용해 지각과 맨틀의 경계면을 발견안 유고슬라비아 지질학자 안드리야 모호로비치는 지구의 내부가 서로다른 물질로 이루어졌다고 생각했습니다. 지진파로 인해 지각아래부분이 맨틀과 외핵, 내핵으로 이루어짐을 확인하게 됩니다. 깊숙한 곳에 위치한 핵이 작기장을 일으키고 자기장은 길잡이 역할을 하게 됩니다.지구의 자기장은 지구를 감싸는 막입니다. 해로운 태양 방사선과 플라즈마로부터 우리를 보호하고 막아줍니다. 지구 자기장의 외부 경계에 흐르는 전류는 태양 자기장으로부터 우리를 보호해 줍니다. 지구는 거대한 암석으로 물과 산소의 발생으로 생명이 꽃피는 태양의 세번째 행성입니다. 지구는 우리와 같이 살아움직이는 거대한 생명체인 것입니다. 지구는 태양주위를 자전하며 대륙은 거대한 빙산처럼 느릿느릿 움직이고 있습니다. 지진과 화산활동, 쓰나미의 발생은자연적인 현상으로 지구를 이루는 판의 움직임이 가져온 결과입니다. 알프레드 배게너는 세개의 대륙이 하나였다는 대륙이동설을 주장했습니다. 아프리카대륙 서해안선과 남미대륙 동해안선이 일치하며 고생물학적, 지질학적으로 같은 특징을 가지고있는 화석(메소사우루스)이 발견되고, 2차대전당시 미국해군에의해 만들어진 전세계 해양지도에서 5대양을 관통하는 거대한 해저산맥과 중앙해령이 확인되며 대륙이동설에 힘이 실렸습니다. 지금도 해저산맥에선 화산활동이 활발히 일어나고 있습니다. 마그마가 분출되면서 해저가 확장되고 마그마가 대륙판을 밀어내며 치솟고 이때 바닷물에 식어 새로은 지각을 생성하며 오래된 지각은 옆으로 밀려나게 됩니다. 해안판을 통해 대륙이 운반되는 것입니다. 45억6천만년전 불덩어리로 태어난 지구는 물길에 휩싸이거나 바다에서 태어난 생명체가 산소를 내뿜으며 푸른 생명의 별로 바꾸어 놓았습니다. 잠시도 쉬지않고 지구는 살아 움직이고 있습니다. 우주의 먼지와 운석에서 탄생한 지구에서 수많은 생명이 번성하고 살아갈 수 있었던 것은 최고의 행운이자 축복입니다.