지구 산소 대폭발 원인, 韓 합천 운석충돌구에서 단서 찾았다

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내연구진이 한반도의 운석충돌구에 대한 연구를 통해 24억년 전 지구대기의 산소가 폭발적으로 증가한 '산소대폭발 사건(Great Oxidation Event)'의 실마리를 풀 단서를 찾았다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 우주행성지질연구실 임재수 실장팀이 지난 2020년 발견된 합천운석충돌구에서 스트로마톨라이트를 확인하고 이것이 운석충돌 이후 형성된 '열수 호수' 환경에서 성장했을 가능성을 세계 최초로 제시했다고 15일 밝혔다.

스트로마톨라이트(Stromatolite)는 지구에서 가장 오래된 생명의 흔적으로 알려져 있다. 얕은 물속에서 시아노박테리아(남조류)와 같은 미생물이 층층이 자라며 모래나 퇴적물을 붙잡아 형성하는 돔 모양 또는 기둥 모양의 생명기원 퇴적체다.
 
약 35억년 전 화석에서도 발견되는 이 퇴적체는 지구생명 진화의 중요한 증거로 현재 호주 서부 샤크만, 브라질 라고아 살가다, 바하마 제도 등의 염도가 높은 호수나 연안 같은 매우 제한된 환경에서만 자란다.

연구팀에 따르면 운석충돌로 생긴 커다란 구덩이(충돌구)에는 시간이 지나면서 지하수와 빗물이 고여 호수가 만들어지며 이때 지하 깊이 묻힌 뜨거운 충격용융물이 장기간 열을 방출하면서 호수를 따뜻하게 데워 열수 호수 환경이 형성된다.

임 박사팀은 경남 합천에 거대한 운석이 떨어진 뒤 열수 호수 환경이 조성됐고 이 곳에서 미생물 매트가 성장하며 스트로마톨라이트가 형성됐을 가능성을 연구했다.

이를 통해 연구팀은 합천 운석충돌구 북서쪽에서 직경 10~20㎝ 크기의 스트로마톨라이트 여러 개를 합천 지역서 처음으로 발견했다.
 
이어 다양한 분석을 통해 스트로마톨라이트 내부에서 운석과 주변 암석의 특징이 함께 나타나고 뜨거운 물의 영향을 받은 흔적을 확인, 합천 운석충돌구의 스트로마톨라이트가 운석 충돌 이후 형성된 호수 환경에서 성장했음을 밝혀냈다.

특히 스트로마톨라이트 중심부에서 이런 열수 영향 흔적이 더욱 뚜렷하게 나타나 성장초기에는 열수 활동이 활발했으나 시간이 지나면서 점차 식었다는 사실도 규명했다.

이를 기반으로 연구팀은 초기 지구의 빈번한 운석 충돌로 형성된 열수 호수가 산소를 공급하는 주요 생물인 시아노박테리아와 스트로마톨라이트의 성장을 촉진해 산소를 국지적으로 공급하는 '산소 오아시스(oxygen oasis)'로 기능했을 가능성을 제시했다.

이는 '산소대폭발 사건 시기에 왜 산소가 그토록 급증했는지'에 대한 해답을 찾는 중요한 실마리가 될 것으로 주목받고 있다.

또 연구팀은 초기 지구와 유사한 환경을 가졌던 것으로 추정되는 화성에서도 스트로마톨라이트와 같은 생명의 흔적이 있을 수 있다는 가능성도 제시했다.

화성에는 초기에 물로 채워져 있었을 것으로 보이는 수많은 운석충돌구가 남아 있을 가능성이 있어 운석충돌구 외곽에서 스트로마톨라이트와 같은 형태로 형성된 유기물층이나 암석들을 찾는 것은 미래 화성탐사의 핵심 과제가 될 수 있다고 연구팀은 강조했다.

이번 연구결과는 세계적 권위의 과학 학술지인 네이처 자매지 'Communications Earth & Environment'에 최근 게재됐다.(논문명:Discovery of stromatolite formation in post-impact hydrothermal lacustrine environments and its implication for early Earth)

제1저자인 임재수 박사는 "운석충돌구 내 열수 호수 환경에서 스트로마톨라이트가 성장했음을 종합적으로 밝힌 것은 이번이 처음"이라며 "초기 지구 산소대폭발 사건의 원인으로 운석충돌구 내 스트로마톨라이트 번성이라는 새로운 산소 오아시스 가능성을 확인하고 화성 지표탐사 방향에 새로운 시각을 제공하게 됐다"고 말했다.


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