지구 진화 10단계 ㅡ 2단계와 3단계

판구조론/ 월말김어준과 박문호박사의 핑퐁강독 글로 재구성

#지구과학_판구조론_지구진화_2단계와_3단계 / '지구와 달이 생기고, 지구 안에 핵과 맨틀의 층상 분화와 지각이 생겼고 바다가 형성되었다'

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2단계 / 층상분화와 테이아 가설 

지구 초기 상태는 대략 10번의 소행성 중돌이 있었다.

지구 생성 시뮬레이션에 의하면, 46억 년 전, 초기 지구의 직경은 현재의 1/5 수준이었다. 이때 최초의 대기층이 형성되었다. 미행성 속 수증기와 가스(일산화탄소, 질소) 성분이 방출되어 중력에 구속된 상태로 형성된 대기층이었다.

원시 베이비 지구(가이아)는 뜨거운 액체(마그마) 상태였다. 액체 상태의 지구에서는 천만년 동안에 층상 분화가 일어났다. 단일 물질이 아니라 층층이 다른 물질로 분리되었다. 내핵과 외핵으로 분리되었다. 무거운 물질은 가운데로 가라앉고 더 가벼운 물질은 위쪽에 배치되는 형태였다.

아직은 말랑말랑한 원시 지구 환경에 거대한 운석이 또다시 충돌하였다. '테이아'라는 미행성(운석)은 층상 분화가 이루어진 지구와 충돌하였다. 테이아는 지구보다 밀도가 높은 물질들로 층상분화가 이루어진 상태의 운석이었다. 이것이 '테이아 가설'이다.

운석에 제대로 한 방 맞은 지구는, 이때 지축이 23.5도가 기울어졌다. 이 기울기에 의해 계절이 발생하였다. 생명이 출현할 수 있는 가능성의 조건이 만들어졌다.

테이아 운석의 코어 성분(무거운 조각들)은 지구로 흡수되었다. 운석의 더 가벼운 파편들은 하나로 뭉쳐진 후 달이 되었다. 달은 그래서 내부에 자기장이 거의 없다. 내부에 자기장이 없는 비유는 철 성분이 거의 없다는 의미일 것이다. 유동하는 철 성분이 없으면 코어가 약하고 자기장은 거의 형성되지 않는다. 자기장이 없다는 것은 자기 방어력(갑옷)이 없다는 이야기와 같다.

달은 태양풍을 온몸으로 그대로 받게 되는데 이것은 강한 철심으로 바위를 난도질한 것과 같다. 45 ~ 39억 년 사이에 달은 집중적으로 운석에 노출되었다. 그때 달의 분화구가 거의 형성되었다. 이 시기가 '운석 극대기'이다. 이때 운석 충돌은 피크점을 찍고 그 후로는 운석이 백분의 일도 안 떨어진다.

[ 지구 역시 계속되는 운석 충돌로 지구 반경이 현재의 절반 정도가 되면서부터 지구 표면층이 충돌의 의한 열에너지에 녹았다. 마그마 바다가 형성되었다.

지구 표층의 마그마 바다는 대기 중의 수증기를 흡수했다. 이에 수증기에 의한 '온실효과'가 줄어들었고 온도가 일시적으로 낮아졌다.

그런데 또 운석 충돌이 지속되면서 대기 중의 수증기가 증가했다. 또다시 온실효과가 높아졌고 다시 또 마그마 바다가 확장되었다. 마그마 바다가 확장됨에 따라 대기 중의 수증기를 더 많이 흡수하였다. 그렇게 온도가 다시 낮아지는 '음의 피드백'이 반복적으로 일어났다.

이 음의 피드백에 의해 온도가 급격히 증가하지 않아서 맨틀층 전체가 용해되지 않았다. 운석 충돌이 점차 줄어들면서 지구 표층의 마그마가 식었다. 이렇게 굳은 마그마가 지각을 형성되었다.

지구 최초의 지각은 '감람암'이었다. 45억 년 전, 대략 1억 년이 지나기 전에 마그마 바다가 식었고(그렇다고 해도 여전히 온도는 높았다), 지각은 단단한 ' 현무암 지각'으로 대체되었다.   _ 책/ 박문호 박사의 <빅  히스토리 공부> p87~88 인용]

* 년대에 대해서는 다소 책과 강독과의 차이는 있지만, 큰 틀에서 읽어주시기를 바랍니다. 지질 연표를 참고하면 되니까요.

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3단계 / 현무암의 시대/ 오억년동안 진행 / 지구 껍데기 생성 단계(지각 형성)

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지구가 생긴 지 대략 1억 년 후에 바다가 만들어졌다.

오억 년 동안(45~40억년)에 지구에 지각이 생긴다. 지구는 그때에도 굉장히 뜨거운 상태였다. 이때의 물은 수증기 상태로 존재하였다. 이산화탄소에 의해 지구가 쿨다운 되자 '음의 피드백'이반복되면서 점차 지구가 식었다. 마그마 상태의 광물질은 현무암이 되어 굳었다.

이렇게 지구의 껍질을 구성하는 현무암으로 형성된 지각이 생겼다. 비로소 지구 껍질이 만들어진 것이다. 그리고 수증기로 되어 있던 물은 지구가 점차로 식어 가자 엄청난 양의 비가 되어 내렸다. 현무암이라는 지구 지각이 형성되었기에 지구는 비를 담아둘 수 있게 되었다.

지구가 그릇이 된 것이다. 수증기가 액체 상태로 변화하여 현무암 지대(지구 껍질/지각)를 더 식혔다. 현무암 아래에서 마그마가 들끓어도 지각틀이 보존되는 이유이다.

( 참으로 모순적인 상황이 아닐 수 없다. 이 모순 상황이 지구 환경을 유지하고 있다. 이 단단하고 무거운 지각 틀이 우리의 토대이기도 하다. 밑에서는 펄펄 끓고 위에서는 차갑게 식히고의 반복이 지속적으로 유지되는 상황에서 안정화 상태의 균형을 만들고 있다.)

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수증기는 비로 내려올 수도 있고 자외선을 받으면 수소와 산소로 분해될 수도 있다. 분해되면 수소는 우주로 날아가 버리고 산소는 지구 표면을 산화시킬 수도 있다. 바로 이 운명에 처했던 행성이 금성이다. 금성은 지구와 크기와 중력이 비슷하다. 그런데 태양과 더 가까이 위치하고 있다.

지구에 물이 있는 이유는 금성보다는 지구가 태양에서 더 멀리 위치하고 있기 때문이다. 지구와 금성은 쌍둥이 행성인데, 단 하나의 차이는 태양과의 거리뿐이다.

수증기로 온도가 올라간 온도는 650도 정도이다. 물은 100도 넘으면 기체로 바뀐다. 높은 산에서는 물이 끓는점이 낮아진다. 끓는점은 기압과 관계한다. 그때 수증기가 200 기압이고, 이 기압에서 물이 증발하려면 물이 650도 이상이어야 한다. 그 조건을 만족하는 행성은 금성이었다. 반면 지구는 그때 운 좋게 650도보다는 낮았다. 온도가 그보다 낮으니까 수증기는 비가 될 수 있었다. 금성은 물 분자가 분해되어 수소는 우주로 방출되어 버렸고 산소는 금성의 광물과 결합하여 산화시켜 버렸다. 그래서 붉게 만들었다.

지구에 바다가 만들어진 이유는, 200 기압의 구름이 650도 낮아서 액체로 바뀌었기 때문이다. 수증기가 액체로 변화할 수 있었기 때문에, 엄청난 양의 비가 되어 내렸고 바다를 형성하게 되었다. 바다는 44억 년 전에 형성되었다.

태양과 너무 가까우면 증발되고 너무 멀면 얼어버린다. 적당한 거리에서 물이 액체상태로 존재할 수 있는 거리가 바로 '골디락스 존'이다. 지구의 위치가 바로 그러하다. 그렇기에 생명이 출현할 수 있는 조건이 형성된 것이다. 참으로 절묘한 위치를 지구는 차지하고 있었던 것이다. 우연치고는 기막힌 우연이다. (최초의 우연은 바로 운명 그 자체를 이끄는 것인지도. 지구는 이 우연을 필연으로 바꾸었다.)

지구 껍질이 만들어지고 그 위에 물이 덮었다. 지구 껍질은 해양판(현무암)으로 이루어졌다. 이렇게 지각은 오억 년 동안 계속 생성되었다.

화산활동은 상상을 초월할 정도로 계속 이루어졌다. 바다 밑에서 계속 마그마가 올라오면서 물과 섞여서 현무암질 지각을 생성하였다. 비록 식었다고 하지만 아직 지구는 엄청 뜨거운 상태였다. 지구 변화 3단계는 45~40억 년 사이인 오억 년 동안인 '현무암 시대'이다. 현무암이 지구의 껍질을 이루고 있다. 이때에는 지구에 대륙은 없었다. 지구 전체가 바다로 뒤덮여 있었다.

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* 이미지 사진은 모셔온 사진과 유튜브 캡처입니다.

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