(This artist's illustration shows the Giant Impact that created the moon. When the protoplanet Theia struck Earth more than 4 billion years ago, it may have delivered important chemicals to Earth that enabled life to appear. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle)
지구가 생명체가 넘치는 행성이 된데는 여러가지 이유가 있습니다. 가장 큰 이유는 물론 태양에서 적당히 떨어진 거리이지만, 그 외에도 생명의 기초 물질인 물과 유기물이 풍부하게 존재했던 것이 큰 요인이 됐습니다. 따라서 과학자들은 이 물과 유기물이 어디서 왔는지를 두고 많은 연구를 해왔습니다.
언뜻 생각하기에 지구에 있는 탄소와 탄소가 들어 있는 유기물은 태양계 초기 있었던 가스와 먼지 구름의 고리인 원시 행성계 원반에서 유래한 것으로 보입니다. 하지만 의외로 답은 그렇게 간단하지 않습니다.
다른 별 주변에서 관측한 원시 행성계 원반을 보면 하나가 아니라 여러 개의 고리를 지니고 있으며 별에서 거리에 따라 구성 물질도 조금씩 다르다는 사실을 알 수 있습니다. 별에서 가까운 곳에서는 온도가 높아 탄소나 물 같은 휘발성 성분은 적고 암석과 금속 성분이 많습니다. 반면 목성 궤도 밖의 추운 곳에서는 휘발성 물질이 풍부합니다. 따라서 현재 지구에 풍부한 유기물은 우주 저 멀리서 왔을 가능성이 있습니다.
포루투갈의 리스본 천문대 우주 과학 및 천체 물리학 연구소의 두아르테 브랑코(Duarte Branco from the Institute of Astrophysics and Space Sciences at the Lisbon Astronomical Observatory in Portugal)가 이끄는 연구팀은 이 탄소 중 상당량이 지구 초기에 충돌한 화성 크기 원시 행성인 테이아 (Theia)에서 유래했을 가능성을 염두에 두고 시뮬레이션을 진행했습니다.
연구팀에 따르면 지구에 있는 탄소는 탄소질 콘드라이트 (carbonaceous chondrite) 운석에서 유래했습니다. 그리고 이 운석은 앞서 말했듯 지구 궤도보다 더 먼 태양계 외곽에서 생긴 것으로 보입니다. 연구팀은 탄소질 운석이 목성 같은 거대 행성의 중력에 의해 지구 궤도로 이동해 충돌했을 가능성을 염두에 두고 거대 행성이 있는 경우와 없는 경우, 탄소질 운석이 큰 경우와 작은 경우, 그리고 혼합된 경우 등을 두고 시뮬레이션을 진행했습니다. 그리고 마지막으로 대규모 충돌을 일으킨 테이아의 충돌을 시뮬레이션 했습니다.
그 결과 테이아가 마지막으로 지구에 충돌하면서 상당한 탄소를 지구에 공급했을 가능성이 큰 것으로 나타났습니다. 테이아는 아마도 완전 탄소질 운석이거나 혹은 탄소질 운석에 비탄소질 운석이 섞인 행성으로 많은 양의 탄소를 마지막에 지구에 공급해 지구가 화성보다 탄소가 더 풍부한 행성이 되도록 도운 것으로 보입니다.
이 주장이 맞다면 우리 몸의 탄소 중 일부는 테이아에서 유래된 것일 수도 있습니다. 달을 만든 대충돌설의 주인공이기 때문에 우리와는 직접 연관이 적다고 생각되지만, 어쩌면 지구 생명체는 테이아에서 유래한 물질을 많이 품고 있을지도 모릅니다.
참고
https://phys.org/news/2025-07-theia-struck-earth-stage-life.html
Duarte Branco et al, Dynamical origin of Theia, the last giant impactor on Earth, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.01826
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