Translate

2019년 12월 14일 토요일

지구 대기의 산소 농도 증가는 점진적으로 이뤄졌다.



(Credit: CC0 Public Domain)


초기 지구 대기에는 거의 산소가 없었습니다. 지구 지각에 가장 흔한 원소 중 하나라는 사실을 생각하면 의외의 일이지만, 사실 이 점은 태양계 다른 행성과 위성도 마찬가지입니다. 지구가 산소가 풍부한 행성이 된 이유는 광합성을 하는 미생물의 등장 때문이라고 생각됩니다. 이들이 이산화탄소를 산소로 바꾸면서 지구 대기 중 산소 농도는 점점 늘어납니다. 


 이 산소는 초기에는 철 같은 다른 원소와 결합해 대기 중 산소 농도 증가가 서서히 일어났지만, 대략 24억 년 전 대산소화 사건 이후에는 산소 농도 증가를 억제할 요인이 없어 빠른 속도로 증가하게 됩니다. 하지만 산소 농도 증가를 설명하는 다른 가설도 존재합니다. 일부 과학자들은 산소 농도 증가가 대륙 지각판이 형성되면서 발생한 지질 현상의 영향이라고 생각합니다. 대산소화 사건을 포함한 지구 대기 중 산소 농도 증가는 진핵생물 및 다세포 생물의 진화와 밀접한 연관이 있기 때문에 매우 지질학과 생물학에서 매우 중요하게 다뤄집니다. 이 이야기는 제 책인 포식자에서도 다룬 바 있습니다. 




 그리고 최근 리즈 대학의 루이스 알콧 (Lewis Alcott, a postgraduate researcher in the School of Earth and Environment at Leeds)과 그 동료들은 이런 급격한 변화가 아니라 점진적인 대기 변화가 산소 농도 증가를 이끌었다는 새로운 가설을 제시했습니다. 이들은 현재 있는 해양 생물지질화학적 marine biogeochemistry 모델이 세 차례에 걸친 대기 중 산소 농도 변화를 설명할 수 있다고 주장했습니다. 


 물론 완전히 새로운 기전이 아니라 생물학적 과정과 더불어 산소, 인, 탄소의 순환 과정에서 자연스럽게 이산화탄소 농도는 점진적으로 감소하고 산소 농도는 증가했다는 모델입니다. 이 과정에서 산소와 탄소는 물론 생명 활동에 반드시 필요한 미량 원소인 인 역시 큰 역할을 했습니다. 인 없이는 광합성 미생물과 복잡한 생물도 증식할 수 없기 때문입니다. 


 연구팀은 해양 생물지질화학적 모델이 24억년 전, 8억년 전, 4억 8000만년 전 산소 농도의 증가를 잘 설명할 수 있다고 주장했습니다, 이에 따르면 각각의 산소 농도 증가는 사실 점진적인 변화가 누적되어 크게 나타난 것입니다. 이 모델이 옳은지에 대해서는 갑론을박이 이어질 것입니다. 그 만큼 이 주제는 과학적으로 중요한 이슈입니다. 


 참고 


"Stepwise Earth oxygenation is an inherent property of global biogeochemical cycling" Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax6459



댓글 없음:

댓글 쓰기