신문은 선생님

지금으로부터 약 6600만년 전, 공룡이 지구에서 사라졌어요. 과학계에서는 오랫동안 공룡의 멸종 원인을 두고 무려 100여 가지의 이론을 내놓을 만큼 많은 논쟁을 이어왔어요. 이 중 근래에 들어선 '소행성 충돌설'과 '화산 폭발설'로 압축됐죠. 그런데 최근 미국 예일대 지구물리 및 지질학부 핀셀리 헐 교수팀이 공룡이 사라지게 된 가장 직접적인 원인은 소행성 충돌 때문이라는 연구 결과를 내놓았어요. 과학계는 이번 연구가 공룡 멸종 원인에 대한 논란을 종식시키는 가장 확실한 근거라고 보고 있습니다.

◇소행성 충돌설 입증하는 구덩이

소행성 충돌설에 따르면, 약 6600만년 전인 중생대 백악기 말에 지름 10㎞ 정도의 거대한 소행성이 지구를 강타했어요. 그 증거는 멕시코 유카탄반도의 '칙술루브' 지역에서 찾아볼 수 있어요. 이곳에 소행성이 충돌하면서 생긴 것으로 보이는 지름 180㎞, 깊이 20㎞의 커다란 구덩이가 있거든요. 이 구덩이는 1981년 석유를 찾기 위해 유카탄반도 상공에서 측정한 항공 탐사 데이터를 분석하던 미국의 지구 물리학자 안토니오 카마르고와 글렌 펜필드가 발견했습니다.

지름 10㎞ 크기의 소행성이 지구에 부딪히면, 수소폭탄 170개를 동시에 터트린 것과 맞먹는 충격이 발생합니다. 특히 유카탄 반도 지역은 지각과 맨틀의 경계점으로 추정되는 불안정한 곳이었기 때문에 지구에 미치는 영향이 컸을 것입니다. 소행성이 충돌한 후 전 지구적으로 지진과 화산 폭발, 그리고 수천㎞ 밖까지 쓰나미를 일으키고, 그 여파로 지반 암석이 순식간에 증발해 다른 파편과 함께 대기로 퍼졌을 거예요. 지구의 성층권은 곧 두꺼운 먼지구름에 덮이게 되었겠죠. 이산화황과 수많은 먼지 등이 하늘을 덮으며 수개월 동안 햇빛을 가려 지구에 기후 한랭화를 불러왔을 것으로 보입니다.

햇빛이 가려지면 식물이 광합성을 못 해 자라지 못하게 돼요. 이로 인해 식물을 먹이 삼던 초식 공룡이 죽어 갔어요. 초식 공룡의 감소는 먹이사슬에 의해 곧 육식 공룡의 감소로 이어지죠. 결국 먹이 부족과 지구의 온도가 점점 떨어져 공룡이 멸종하게 되었다는 주장입니다. 당시 공룡뿐 아니라 생물종의 약 75%가 사라지는 '대(大)멸종'이 일어났을 것으로 추정됩니다.

◇화산 폭발이 멸종 원인이라는 이론도

소행성 충돌설과 맞먹을 정도로 학자들의 지지를 얻었던 이론은 화산 폭발설입니다. 이 이론을 주장하는 학자들은 약 6600만년 전에 발생한 화산 폭발이 공룡 멸종의 원인이라고 보았습니다. 중생대 백악기 말에는 전 세계적으로 화산 활동이 활발해 폭발이 자주 일어났고, 특히 인도 북서부 데칸 용암대지를 만든 대형 화산이 장기간 폭발하면서 급격한 기후변화를 일으켜 공룡이 멸종했다는 것입니다. 당시 이 화산은 약 50만㎢ 규모의 대지에 용암을 쏟아낸 것으로 추정됩니다.

화산 폭발과 함께 나오는 대량의 화산재가 하늘을 뒤덮어 햇빛을 차단하고, 수증기는 산성비를 만들어 내리게 했어요. 시간이 흘러 화산재가 전 지구에 흩뿌려지면 토양이 산성화되고, 흙 속의 미생물과 식물은 떼죽음을 당하죠. 화산재가 내려앉은 식물은 초식 공룡이 먹을 수 없어요. 곧 먹이사슬이 무너지고, 지구 온도가 내려가는 기후변화가 일어나면서 공룡들이 죽게 되었다는 게 화산 폭발설입니다. 두 이론 중 1980년대 이전까지는 화산 폭발설이 우세했습니다. 하지만 칙술루브에서 구덩이가 발견된 이후 소행성 충돌설 쪽에 힘이 더 실리고 있었죠.

◇화산 폭발은 대멸종 20만년 전 발생

그렇다면 헐 교수팀은 어떻게 소행성 충돌이 공룡 멸종의 직접적인 원인임을 입증했을까요? 이들은 우선 데칸 대지를 만든 화산가스가 분출된 시기를 조사해 화산 폭발이 대멸종에 영향을 미쳤는지 확인했습니다. 화산이 폭발할 때는 이산화탄소, 황화수소, 이산화황과 같은 온실가스가 대량 방출되기 때문입니다.

교수팀은 화산 폭발 시기를 파악하기 위해 해저 시추를 통해 얻은 당시 해양 화석을 통해 지구 온도 변화와 탄소 동위원소 등의 자료를 확보했습니다. 그리고 이를 이산화탄소 관련 기후 모델과 비교했어요. 그 결과 화산가스는 소행성 충돌이 있기 20만년 전에 대규모로 발생했다는 것을 알게 되었어요. 당시 대형 화산 폭발로 지구의 온도가 2도 올라가긴 했어요. 하지만 북대서양과 남대서양, 대서양 등에서 시추한 심해퇴적물을 분석한 결과, 대다수의 동물이 온도가 낮은 북극과 남극으로 이동했을 뿐 멸종하지는 않았다는 결론을 내렸습니다. 이들은 이후 기온이 떨어지자 다시 살던 곳으로 돌아온 것으로 보이기 때문입니다. 그래서 소행성 충돌이 유일한 공룡 멸종의 원인이라는 결론을 내린 것이죠.

소행성 충돌 이후에도 대규모 화산 폭발이 일어났습니다. 하지만 이전과 달리 기온 상승이 거의 없었는데, 이는 대멸종과 관련 있습니다. 화산 폭발로 대량의 이산화탄소가 발생하는데, 이미 대멸종으로 바다 생물 대부분은 사라진 상태였습니다. 바다 생물이 내뱉던 이산화탄소가 없기 때문에, 바다는 대신 대기 중 이산화탄소를 더 많이 흡수할 수 있게 됩니다. 이 때문에 화산으로 인한 기온 상승 효과가 대폭 줄어든 것이라고 헐 교수는 말합니다.