지구가 얼어붙지 않은 이유?

`어두운 젊은 태양 역설(faint young sun paradox)`에 대한 새로운 가설이 제기됐습니다.

이는 약 50억년 전 쯤 형성됐던 태양이 젊었을 때 지금보다 더 어두웠을 것이며, 대기가 주로 질소로 이뤄진 지구는 20억년 전까지도 평균 표면 온도가 영하여야 한다는 것입니다.

이 현상에 대해 오늘날 널리 받아들여지는 가설은 약 40억~25억년 전 태양이 지금보다 30%가량 어두워도 과거 지구의 온실가스 농도가 오늘날보다 높아 태양열을 흡수해 지구가 얼지 않았다는 것입니다.



그러나 덴마크 자연사 박물관 연구진은 그린란드 남서부 해안 부근 이수아 지역에서 발견된 38억년 전의 고대암석 분석 결과 당시 온실가스 농도가 그다지 높지 않았던 것으로 밝혀졌다고 미국립과학원회보(PNAS) 최신호에 발표했습니다.

오히려 바다의 면적이 지금보다 최고 26% 넓었고 이 바다가 태양열을 흡수했을 것이라고 주장했습니다.

연구진은 `어두운 태양 역설`을 설명하기 위해서는 온실가스 농도가 오늘날보다 수백~수천 배는 높았어야 하지만 암석 속에는 그런 흔적이 없을 뿐 아니라 액체 상태의 물과 생명체의 증거도 발견됐다고 밝혔습니다.

이들은 "만일 당시 온실가스 농도가 그처럼 높았다면 토양이나 퇴적암에 증거가 남았어야 한다. 또 메탄 농도가 그처럼 높았다면 아마도 대기중에 연무질을 형성해 오히려 태양 복사를 차단했을 것"이라고 지적했습니다.

연구진은 고대 바닷물이 심해 지각층과 상호작용을 할 때 형성되는 사문암(蛇紋岩)을 집중 관찰했습니다. 이 퇴적암은 수소와 산소 동위원소 비례 같은 상세한 흔적을 담고 있는데 이런 비례는 바다의 크기와 상관 관계가 있습니다.

가벼운 수소 동위원소는 무거운 동위원소에 비해 대기중에서 쉽게 발견되며 우주로 빠져나갈 가능성이 높습니다.

바다가 작을수록 바닷물 속의 가벼운 동위원소 밀도는 약간 낮은 경향을 보이기 때문에 이를 통해 먼 옛날 바다의 크기를 추정하는 게 가능합니다.

연구진은 고대 지구의 육지 면적이 지금보다 작아 꽃가루 같은 구름응결핵도 적었을 것이고 따라서 구름의 양도 적었을 것이기 때문에 노출된 바다가 태양열을 훨씬 많이 흡수해 지구의 온도가 내려가는 것을 막았을 가능성이 있다고 밝혔습니다.