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지구의 풍부한 물, 태초부터 있었다

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지구의 풍부한 물, 태초부터 있었다

2020.08.28 16:56
프랑스 국립자연사박물관에 소장중인 약 10cm 크기의 사하라 97096 운석이다. 엔스타타이트 콘드라이트 종인 이 운석의 약 0.5%가 수분인 것으로 나타났다. 운석에 박힌 흰 점들이 수소가 포함된 부분이다. 로레트 피아니 제공
프랑스 국립자연사박물관에 소장중인 약 10cm 크기의 사하라 97096 운석이다. 엔스타타이트 콘드라이트 종인 이 운석의 약 0.5%가 수분인 것으로 나타났다. 운석에 박힌 흰 점들이 수소가 포함된 부분이다. 로레트 피아니 제공

풍부한 생명체를 만든 기원이 된 지구의 물이 태양계 먼 곳에서 날아온 물이 풍부한 혜성을 통해 유입된 게 아니라 처음부터 이미 존재했다는 설에 힘을 실어주는 연구 결과가 나왔다.

 

로레트 피아니 프랑스 국립과학연구소(CNRS) 암석 및 지구화학연구센터(CRPG) 연구원팀은 태양계 가까운 곳에서 만들어진 지구와 비슷한 성분의 콘드라이트 운석을 분석한 결과 물이 생겨나는 데 필요한 수소가 풍부했다는 연구결과를 이달 28일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다.

 

콘드라이트 운석은 초기 태양계가 만들어질 때 함께 만들어진 운석이다. 이후 열에 노출되지 않아 초기 태양계의 비밀을 그대로 갖고 있다. 이중 태양과 가까운 곳에서 만들어진 엔스타타이트(완화휘석) 콘드라이트는 지구와 구성 성분이 상당 부분 비슷한 것으로 알려져 있다. 다만 지구에 떨어진 운석의 약 2%만이 엔스타테이트 콘드라이트일 정도로 귀한 운석이다.

 

과학자들은 엔스타타이트 콘드라이트가 수분이 거의 없고 건조할 것이라고 여겨 왔다. 얼음이 남아 있기에는 너무 뜨거운 태양 가까운 곳에서 만들어졌기 때문이다. 지구도 태양과 가까웠던 만큼 이와 비슷한 구성일거라 여겨지면서 지구의 풍부한 물은 외부에서 유입됐다는 설이 힘을 얻어 왔다. 탄소질 콘드라이트처럼 혜왕성 바깥 태양계에서 만들어져 상대적으로 수분이 많은 물질이 나중에 지구에 도달해 물을 만드는 데 필요한 수소 등을 공급했다는 것이다.

 

하지만 엔스타타이트 콘드라이트가 건조하다는 것은 과학자들의 편견임이 드러났다. 연구팀은 엔스타타이트 콘드라이트 13종을 수집해 물을 구성하는 성분인 수소의 함량을 분석했다. 그 결과 엔스타타이트 콘드라이트 속에는 수소가 예상과 달리 풍부한 것으로 나타났다. 지구의 구성 성분이 이와 같다면 현재 지구 바다에 존재하는 물의 3배를 제공할 수 있는 충분한 양의 수소가 초기 지구 형성 때부터 이미 있었다는 것이다.

 

실제로 엔스타타이트 콘드라이트 속 수소와 중수소의 비율, 질소 동위원소의 구성을 분석한 결과 지구 맨틀 성분과 거의 일치하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이를 토대로 지구 물의 95%는 초기 지구가 형성될 때 이미 원재료를 갖고 있었고 5% 정도만 물이 많은 혜성이나 운석이 떨어지며 유입됐다고 분석했다.

 

피아니 연구원은 “엔스타타이트 콘드라이트는 건조하다고 간주되는 바람에 수소를 철저하게 분석한 일이 없었다”며 “엔스타타이트 콘드라이트가 지구를 만든 성분이라면 물이 풍부한 지금의 지구를 만들기에 충분한 수소가 이미 지구에 있었음을 의미한다”고 말했다.

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