(The remnants of a supernova in the Large Magellanic Cloud, a dwarf galaxy that sits close to the Milky Way. Credit: NASA/ESA/HEIC and The Hubble Heritage Team)
초신성 폭발은 우주에서 가장 격렬한 폭발 활동 중 하나입니다. 무거운 별이 최후의 순간 방출하는 에너지는 은하 전체와 맞먹는 수준입니다. 물론 이런 일은 은하 전체에서 100년에 몇 번 정도 생기는 수준이기 때문에 태양계 주변에서 발생하는 일은 흔치 않지만, 만약 매우 가까운 거리에서 발생한다면 여기서 방출되는 에너지 때문에 지구 생명체가 파멸적인 타격을 입을 수 있습니다. 그렇지 않더라도 수백 광년 이내에서 발생하는 초신성 폭발은 오존층을 파괴시켜 지구 생태계에 악영향을 줄 수 있습니다. 일부 과학자들은 실제로 이런 일이 발생해 멸종 사건을 촉진했다고 생각하고 있습니다. 다만 이를 실제로 입증하기는 쉽지 않아 아직 논쟁이 있습니다.
콜로라도 대학의 로버트 브라켄리지 (University of Colorado Boulder geoscientist Robert Brakenridge)가 이끄는 연구팀은 나이테에 있는 탄소 14 동위원소가 초신성 폭발이 지구에 미치는 영향을 측정하는 간접적인 도구가 될 수 있다고 주장했습니다. 탄소 14 동위원소는 지구에서는 주로 강력한 우주선 (cosmic ray)에 의해 생성되기 때문에 오존층이 파괴되거나 갑자기 근방에서 우주선 유입이 증가된 경우가 아니라면 일정한 수준을 유지합니다. 만약 지구 대기 중 탄소 14 농도가 증가한 시기가 있다면 이는 나이테에 그대로 기록이 남게 될 것입니다.
연구팀은 지난 4만년 간 나이테 샘플과 화석을 수집해 탄소 14 농도 변화를 조사했습니다. 그 결과 최소한 4번 정도 증가한 시기가 있었다는 사실을 확인했습니다. 그 중 하나는 특정 초신성 폭발과 시기를 연결지을 수 있었습니다. 지구에서 815광년 떨어진 돛자리 성운 (Vela constellation) 방향에 있는 초신성 잔해로 시기는 13,000년 전입니다. 이 시기 탄소 14 농도는 3%라는 큰 증가세를 보였습니다. 생태계에 미친 영향은 분명하지 않지만, 생각보다 큰 변화입니다.
현재 지구 근방에는 베텔게우스가 폭발을 기다리는 가장 가까운 초신성입니다. 지구 생태계에 미치는 영향은 제한적일 것으로 생각되나 과학자들은 더 분명한 증거를 찾기 위해 노력하고 있습니다. 나이테에 있는 미량의 동위원소와 당시 생태계 변화를 연결해서 조사해 본다면 좀 더 확실한 대답을 얻을 수 있을지도 모릅니다.
참고
https://phys.org/news/2020-11-tree-clues-impacts-distant-supernovas.html
G. Robert Brakenridge, Solar system exposure to supernova γ radiation, International Journal of Astrobiology (2020). DOI: 10.1017/S1473550420000348
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