Translate

2017년 2월 15일 수요일

고대 지구는 왜 얼어붙지 않았을까?



(When haze built up in the atmosphere of Archean Earth, the young planet might have looked like this artist's interpretation - a pale orange dot. A team led by Goddard scientists thinks the haze was self-limiting, cooling the surface by about 36 degrees Fahrenheit (20 Kelvins) – not enough to cause runaway glaciation. The team’s modeling suggests that atmospheric haze might be helpful for identifying earthlike exoplanets that could be habitable.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Redd)


 초기 태양의 밝기는 지금보다 훨씬 어두웠습니다. 항성 진화에 따라서 항성의 밝기는 주계열성 단계에서도 시간이 갈수록 더 커지기 때문입니다. 다시 말해 초기 지구는 지금보다 20-30% 정도 적은 태양 에너지를 받을 수밖에 없었습니다. 그러나 과학자들은 초기 지구가 액체 상태의 물이 존재할 만큼 따뜻했고 생명체의 탄생 역시 매우 초기에 이뤄졌다는 것을 알고 있습니다. 심지어 지구보다 더 멀리 떨어진 화성도 액체 상태의 물이 존재할 만큼 따뜻했습니다. 


 과학자들은 그 이유에 대해서 지금과는 다른 대기의 조성을 들고 있습니다. 당시에는 이산화탄소를 비롯해서 온실 효과를 일으키는 물질이 대기에 풍부해 적은 태양 에너지로도 행성을 따뜻하게 유지할 수 있었다는 것입니다. 




 나사의 숀 도마갈 - 골드만 (Shawn Domagal-Goldman, a Goddard scientist and a member of the Virtual Planetary Laboratory)와 기아다 아니 (Giada Arney of NASA’s Goddard Spaceflight Center in Greenbelt, Maryland)를 비롯한 나사의 연구팀은 초기 지구의 대기 조성을 포함한 시뮬레이션을 통해서 어떻게 초기 지구의 기온이 안정적으로 유지되었는지를 연구했습니다. 


 이들의 모델에 의하면 초기 지구 대기엔 이산화탄소와 기타 유기물 분자가 풍부했습니다. 당시 태양의 강력한 자외선을 막아줄 자기장이나 오존층이 없었기 때문에 자외선이 그대로 대기 분자와 반응했고 풍부한 이산화탄소가 이와 반응해서 더 복잡한 유기물 분자를 만들었기 때문입니다. 마치 현재의 타이탄처럼 초기 지구는 짙은 연무에 둘러쌓여 있던 것으로 보입니다. (개념도 참조) 


 연구팀은 이 연무 (haze) 자체가 바로 온도를 조절하는 기전 가운데 하나였을 것으로 보고 있습니다. 즉 연무가 너무 짙으면 태양에너지가 투과하지 않아서 온도가 떨어짐과 동시에 자외선도 투과를 못하므로 연무를 만드는 유기물 분자도 합성이 안되게 됩니다. 그러면 연무가 옅어지면서 다시 온도가 상승하고 자외선 투과가 늘어나는 피드백 효과를 가져오는 것입니다. 


 이와 같은 자가 조절 기능 덕분에 초기 지구 표면 온도는 20K까지 떨어질 순 있지만, 결국 행성 전체가 얼어붙지 않게 되는 것으로 보입니다. 동시에 아직 자외선을 막아줄 오존층이나 자기장이 없는 상황에서도 연무가 DNA를 파괴시는 자외선을 막아줘 초기 생명체의 탄생과 진화에 도움을 준 것으로 생각됩니다. 


 연구팀은 이 연구 결과가 비교적 젊은 별 주변에 있는 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 연구하는데도 도움을 줄 것이라고 생각하고 있습니다. 어쩌면 지금 이런 단계에 있는 수많은 외계 행성 중 여러 곳에서 새로운 생명체가 발생하는지도 모릅니다. 


 참고 





댓글 없음:

댓글 쓰기