운석 충돌이 지구 대륙을 만들었다

호주 필바라 지역에서 채굴한 지르코늄의 산소 동위원소 분석

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지구의 45억년 역사 중 첫 10억년은 운석 충돌에 의해 대륙이 만들어지는 과정을 거쳤다는 연구 결과가 나왔다. 팀 존슨 호주 커틴대 지구과학연구소(TIGER) 연구원 연구팀은 이같은 내용이 담긴 연구 결과를 국제학술지 네이처에 11일 발표했다.

연구팀은 고대 지각의 잔해가 가장 잘 보존된 호주 필바라 지역의 강괴(剛塊)에서 추출한 광물 중 지르코늄의 산소 동위원소를 분석했다. 강괴는 캄브리아기 이후 심한 지각변동을 받지 않은 안정된 대륙 지각을 의미한다. 호주 서부에 위치한 필바라 지역은 약 36억년 전 생물 화석이 발견되는 등 지구에서 가장 오래된 생명의 흔적이 남아있는 곳으로 꼽힌다.

이 지역의 지르코늄은 25~40억년 전에 형성된 것으로 추정되며 3개의 층으로 구성돼 있었다. 가장 오래된 층에선 거대한 충돌로 지구 맨틀이 녹으면서 형성된 마그마의 흔적이 발견됐다. 맨틀은 지각 아래에서 지구핵을 둘러싸고 있는 두꺼운 암석층이다.

두 번째 층에선 이렇게 형성된 마그마가 식으면서 생긴 석영 결정 등이 발견됐다. 가장 표면에 가까운 층에는 마그마가 오랜 시간 동안 굳는 과정을 거쳐 형성되는 암석인 규장암이 발견됐다. 

연구팀은 “지르코늄의 표면에서 오래된 규장암이 발견된 것은 우연이 아니다”며 “이러한 산소 동위원소 구성은 거대한 운석 충돌을 설명하는 지질학적 단계와 일치한다”고 설명했다. 지구의 다른 지역에서 발견된 고대 대륙 지각에서도 유사한 산소동위원소 구성이 나타났다고 연구팀은 덧붙였다.

이번 연구를 이끈 존슨 연구원은 “지구 대륙이 진화하면서 다양한 광물 자원이 매장됐다”며 “특히 리튬, 주석, 니켈과 같이 기후 변화 문제에 대응하는 데 필요한 광물들을 찾는 것은 중요하다”고 말했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]