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2016년 5월 25일 수요일

강력한 태양 폭풍이 초기 지구를 따뜻하게 만들었다?



(출처: 나사)


 우리가 보기에는 태양이 영원불멸한 존재 같지만, 이것은 인간의 짧은 인생과의 비교일 뿐 사실 태양 자체도 탄생과 성장, 그리고 중장년기와 노년기를 겪습니다. 예를 들어 태양은 어린 시절 지금보다 훨씬 어두운 별이었습니다. 대략 40억 년 전에는 지금 밝기의 70% 정도였던 것으로 보이는데, 사실 지금과 지구의 환경이 비슷하다면 지구는 생물체가 생존하기에는 매우 추운 기온을 가졌을 것입니다.


 문제는 당시 지구에 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 정도로 따뜻했다는 지질학적 증거가 여럿 발견되었을 뿐 아니라 생명체 역시 이 시기에 탄생한 것으로 보인다는 점입니다. 이는 젊고 희미한 태양 역설 Faint Young Sun Paradox 이라고 불리는데, 분명 태양의 밝기는 지금보다 낮았지만, 지구 기온은 지금보다 크게 낮지 않았기 때문입니다. 


 나사의 블라디미르 아이라페티안 (Vladimir Airapetian, lead author of the paper and a solar scientist at NASA's Goddard Space Flight Center) 와 그의 동료들은 이 역설을 설명할 새로운 가설을 내놓았습니다. 


 지구 초기에는 대기에 산소는 거의 없고 온실 효과를 일으키는 이산화탄소의 밀도가 훨씬 높았습니다. 하지만 이것만으로는 충분한 온도를 유지하기 힘들었을 것입니다. 당시에도 대기 중에는 질소가 풍부했는데, 이 원료를 기반으로 산화질소(NOx)가 생성되었다면 이야기가 다를 수 있습니다. 


 연구팀은 태양같은 주계열성이 초기에는 상당히 강력한 태양 폭풍을 일으킨다는 사실에서 이를 연결시켜 생각했습니다. 당시 태양은 지금보다 더 강력한 태양폭풍을 일으키는 불안정한 존재였고 지구는 아직 자기장이 지금처럼 강하지 않았던 시기였습니다. 이 시기 태양에서 날아오는 강력한 에너지 입자들은 지구 대기로 더 잘 쏟아져 들어와 이산화탄소 및 질소 분자를 분해해 산화질소를 만들었을 것입니다. 



(동영상) 


 이런 산화질소는 사실 인간이 만든 중요한 인위적인 온실 가스 중 하나입니다. 양은 많지 않지만 온실효과가 이산화탄소 대비 300배나 강력하기 때문입니다. 40억 년 지구 대기에 이런 온실가스가 대량으로 생성되었다면 지구의 온도는 낮은 태양에너지에도 불구하고 액체 상태의 물이 존재할 만큼 따뜻해졌을지 모릅니다. 


 이것이 정확히 맞는 가설인지는 더 검증이 필요하겠지만, 지구와 태양의 과거 역사가 한 가지 우리에게 시사하는 점은 반드시 현재의 지구와 비슷한 행성에서만 생명체가 생기는 게 아니라는 것입니다. 과거 지구와 태양의 환경은 지금과 많이 달랐습니다. 어쩌면 우리가 생명체가 살기에 적합하지 않다고 믿는 외계 행성에서 지금도 생명체가 탄생하는지도 모릅니다. 


 참고 




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