수십억 년 전, 우리가 알고 있는 생명체를 닮은 것이 있기 훨씬 전에 운석이 자주 지구를 강타했다. 약 32억 6천만 년 전에 그러한 우주 암석 중 하나가 추락했고, 그 사건은 지금까지 이어지면서 지구의 과거에 대한 비밀을 땅속 깊숙한 곳에 간직하고 있으며 최근 과학의 발전에 따라서 조금씩 드러나고 있다.

초기 지구 지질학자이자 지구 및 행성 과학과의 조교수인 나디아 드라본(Nadja Drabon)은 운석 폭격이 만연했던 영겁의 세월 동안, 단세포 박테리아와 고세균만이 지배했던 시대, 그리고 모든 것이 변하기 시작했을 때 우리 행성이 어떤 모습이었는지에 대해 끊임없이 궁금해했다. 최초의 바다는 언제 나타났을까? 대륙은 또 언제? 판구조론은? 그 모든 격렬한 충격은 생명의 진화에 어떤 영향을 미쳤을까? 등등 과학자의 호기심을 자극하는 주제이다.

미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 실린 새로운 연구는 30억 년 전 불길한 이름의 'S2' 운석 충돌과 관련하여, 오늘날 남아프리카의 바버턴 그린스톤 벨트(Barberton Greenstone belt)에서 지질학적 증거를 찾을 수 있는 이러한 질문들 중 일부를 조명하고 있다. 몇 센티미터 떨어진 암석 표본을 수집 및 조사하고 암석이 남긴 퇴적학, 지구화학, 탄소 동위원소 조성을 분석하는 고된 작업을 통해 드라본(Drabon)의 팀은 에베레스트산 4개 크기 운석이 지구를 방문한 날 무슨 일이 일어났는지에 대한 가장 설득력 있는 그림을 그렸다.

"케이프 코드 해안에서 떨어진 얕은 물에 서 있는 자신을 상상해 보십시오. 강한 전류가 없는 저에너지 환경입니다. 그러다 갑자기 거대한 쓰나미가 휩쓸고 지나가며 해저를 찢어발기곤 합니다." 연구진 드라본의 말이다.

공룡을 죽인 운석보다 최대 200배 더 큰 것으로 추정되는 S2 운석은 쓰나미를 일으켜 바다를 뒤섞고 육지의 잔해를 해안 지역으로 씻어냈다. 그 충돌로 인한 열로 바다의 최상층이 끓어오르는 동시에 대기가 가열되었다. 짙은 먼지구름이 모든 것을 뒤덮었고, 광합성 활동이 전혀 일어나지 않았다.

그러나 박테리아는 강인하며, 충돌 후 박테리아의 생명은 빠르게 회복되었다고 연구팀은 분석했다. 이 때문에 인과 철 원소를 먹고 사는 단세포 유기체의 개체수가 급격히 증가했다. 철은 앞서 언급한 쓰나미에 의해 깊은 바다에서 얕은 바다로 휘젓고 다녔을 가능성이 있으며, 인은 운석 자체에 의해 그리고 육지에서 풍화와 침식의 증가로 인해 지구로 운반되었을 것이다.

드라본의 분석은 철 대사 박테리아가 충돌 직후에 번성했을 것임을 보여준다. 철분을 선호하는 박테리아로의 이러한 변화는 비록 단명하긴 했지만, 지구상의 초기 생명체를 묘사하는 핵심 퍼즐 조각이다. 드라본의 연구에 따르면, 운석 충돌 사건은 (6,600만 년 전의 공룡을 포함한) 모든 것을 죽인 것으로 알려졌지만, 생명체에 대한 희망을 품고 있었다.

"우리는 충격 사건이 인생에 재앙이라고 생각한다. 그러나 이 연구가 강조하는 것은 이러한 충격이 특히 생명이 탄생하던 초기에는 그것의 삶에 유익을 주었을 것이라는 것입니다. 이러한 영향은 실제로 생명체가 번성할 수 있게 해주었을 수 있습니다."라고 드라본은 말했다.

이러한 결과는 드라본(Dragon)과 같은 지질학자들과 그녀의 학생들이 초기에 분출된 암석이 땅에 박혀 시간이 지남에 따라 지각에 보존된 퇴적 증거를 담고 있는 산길로 하이킹을 하면서 이뤄진 파괴적인 연구에서 도출된 것이다. 얇은 암석층에 숨겨진 화학적 신호는 드라본과 그녀의 학생들이 쓰나미 및 기타 대격변의 증거를 모으는 데 도움이 되었다.

남아프리카공화국의 바버턴 그린스톤 벨트(Barberton Greenstone Belt)는 드라본이 현재 대부분의 작업을 집중하고 있는 곳으로, S2를 포함해 최소 8번의 충돌 사건의 증거를 포함하고 있다. 그녀와 그녀의 팀은 지구와 운석이 활성화된 지구의 역사를 더 깊이 조사하기 위해 이 지역을 더 연구할 계획이다.

참조:
1. Nadja Drabon, Andrew H. Knoll, Donald R. Lowe, Stefano M. Bernasconi, Alec R. Brenner, David A. Mucciarone. Effect of a giant meteorite impact on Paleoarchean surface environments and life. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (44) DOI: 10.1073/pnas.2408721121