데본기 말 대멸종은 초신성 폭발 때문?

 

(A team of researchers led by professor Brian Fields hypothesizes that a supernova about 65 light-years away may have contributed to the ozone depletion and subsequent mass extinction of the late Devonian Period, 359 million years ago. Pictured is a simulation of a nearby supernova colliding with and compressing the solar wind. Earth's orbit, the blue dashed circle, and the Sun, red dot, are shown for scale. Credit: Jesse Miller)

 고생대, 중생대, 신생대 같은 지질학적으로 중요한 분기점에는 항상 대량 멸종 사건이 있었습니다. 대멸종 사건 이후에 나오는 화석은 그전과 크게 달라져 연대를 구분할 수 있기 때문에 보통 지질 시대를 나누는 기준으로 사용되는 것입니다. 그런데 모든 멸종의 어머니로 불리는 페름기 말 대멸종이나 비조류 공룡과 다른 수많은 중생대 동식물을 멸종시킨 백악기 말 대멸종 이외에도 이보다 더 작은 규모의 대멸종 사건들이 있어왔습니다. 예를 들어 물고기의 시대인 데본기를 끝내고 거대한 양치 식물의 숲과 육지 동물이 등장하던 석탄기 사이에도 중규모의 대멸종 사건이 발생해 시대를 구분하고 있습니다. 

  하지만 거대 소행성이 충돌한 백악기 말 대멸종과 달리 페름기 말 대멸종 사건을 포함해 여러 대멸종 사건들의 원인이 다소 불분명합니다. 대개는 기후 변화나 소행성 충돌 등이 원인으로 지목되지만, 독특한 소수 의견도 존재합니다. 그것은 지구 가까운 거리에서 발생한 초신성 폭발입니다. 

 

 일리노이 대학 (University of Illinois, Urbana-Champaign)의 브라이언 필즈 (professor Brian Fields) 교수는 데본기 말 대멸종이 지구에서 65광년 이내 거리에서 발생한 초신성 폭발로 설명할 수 있다고 주장했습니다. 초신성 폭발로 발생할 감마선 폭풍이 지구를 덮쳐 모든 생물체가 사멸했다는 것이 아니라 3억5900만년 전 지구 대기의 오존층을 파괴시켜 대멸종을 유발했다는 것입니다. 

 연구팀은 그 증거로 데본기 - 석탄기 경계 지층에서 발견된 식물 포자를 들었습니다. 이 식물 포자들은 자외선에 의해 탄 흔적이 있는데, 이는 오존층이 파괴되었음을 시사하는 소견입니다. 연구팀은 화산 활동이나 지구 온난화도 원인이 될 수 있으나 10만년 이상 오존층에 심각한 피해를 줄 수 있는 사건으로는 부족하다고 주장했습니다. 

 한 가지 흥미로운 사실은 화석상의 기록이 대멸종 및 생물종의 타격이 30만년 정도 지속되었음을 시사하고 있다는 것입니다. 이는 여러 개의 거성이 있는 성단이나 혹은 쌍성계로 설명할 수 있습니다. 큰 별일수록 가스가 풍부한 성운에서 태어나 쌍성계를 이루는 경우가 많으며 질량이 무거운 쪽이 초신성 폭발을 일으킨 후 남은 가스가 동반성에 흡수되어 다시 초신성 폭발을 일으키는 경우가 드물지 않습니다. 

 다만 이 주장을 뒷받침하기 위해선 보다 확실한 증거가 필요합니다. 백악기 말 대멸종 같은 경우는 지층에서 발견된 이리듐이 큰 역할을 했습니다. 초신성 폭발의 경우에는 플루토늄 - 244 (Pu-244)와 사마륨 - 146 (Sm-146)이 지층에 남을 수 있는데, 소행성이 직접 충돌한 경우와는 달리 먼 초신성에서 나온 무거운 입자의 경우 지층에 대량으로 존재할 가능성이 희박합니다. 물론 그 정도로 가까이서 충돌했으면 아예 지구 자체가 살아남을 수 없었을지도 모릅니다. 

 초신성 멸종설은 심심하면 나오는 이론이기는 하지만, 검증이 어렵다는 것 때문에 매번 학계의 주류 자리에 오르지는 못했습니다. 극소량의 방사성 동위원소를 지층 전체에서 검증할수만 있다면 가설의 타당성 여부를 판단하는 데 결정적 정보를 제공할 것입니다. 과연 성공할 수 있을지 궁금합니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2020-08-stars-mass-extinction-earth.html

 Supernova triggers for End-Devonian extinctions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2013774117 , www.pnas.org/content/early/2020/08/17/2013774117