‘눈덩이 지구’에도 계절이 있었다

지구 기후는 오랜 세월 다양한 변화를 겪었다. 지금보다 지구 기온이 뜨거워 극지방에 가까운 곳에서도 식물이 자란 시기가 있었고, 극단적으로 추워 전 지구가 얼어붙은 적도 있었다. 특히 6억 3500만년 전부터 7억 2000만년 전인 크라이오제니아기(Cryogenian Period)에는 지구가 거대한 눈덩이처럼 얼어붙은 ‘눈덩이 지구’(Snowball Earth) 상태를 겪었다.

과학자들은 눈덩이 지구의 생성 원인을 연구하는 한편, 이 시기 지구가 오랜 세월 완전한 눈과 얼음으로 뒤덮인 상태였는지를 두고 논쟁을 벌여왔다. 일부 과학자는 이 시기 지구가 적도 지방까지 두꺼운 빙하가 형성된 완전한 얼음 행성이었다고 보는 반면, 다른 과학자들은 사실 일부는 약간 녹아 얼음보다 슬러시 상태였다고 주장한다. 또한 크라이오제니아기 전체 기간이 8500만년 정도로 매우 길기 때문에 이 시기 몇 차례 바다가 녹고 다시 얼어붙는 변화를 겪었다고 보는 학자도 있다.

사우샘프턴 대학교 지구행성과학 교수인 토마스 거넌과 클로이 그리핀 박사는 눈덩이 지구 시기 얼음이 녹아 바다가 노출된 시기가 있었던 것은 물론이고 심지어 계절까지 있었다는 새로운 증거를 발견했다.

연구팀은 스코틀랜드 서해안의 가르벨라흐(Garvellach) 제도에서 발견된 크라이오제니아기 지층을 연구했다. 이 퇴적층은 눈덩이 지구 시기 약 5700만년에서 5900만년 동안 진행된 스튜어트 빙하기(Sturtian glaciation) 동안 형성된 것인데, 오랜 세월에도 보존 상태가 놀라울 정도로 완벽했다. 연구팀은 2600개의 나이테 같은 퇴적층에서 계절적인 변화는 물론 현재와 비슷하게 10년, 100년 주기로도 기후 변동이 있었다는 사실을 확인했다.



이 발견이 놀라운 이유는 지구 전체가 눈과 얼음으로 덮인 눈덩이 지구 상태에서는 계절이 생길 수 없기 때문이다. 전부 꽁꽁 얼어붙은 상태에서도 빙하에 의한 퇴적층은 생길 수 있지만, 항상 춥기 때문에 계절적 변화는 있을 수 없다. 연구팀의 모델에 따르면 적어도 지구 표면의 15% 정도에 해당되는 바다가 노출된 상태에서만 의미 있는 계절 변동이 생길 수 있다. 따라서 당시 적도 지방에 얼음이 없고 그대로 태양빛에 노출된 바다가 있었다는 강력한 증거로 해석된다.

물론 눈덩이 지구 시기 자체가 매우 길기 때문에 일부 바다가 녹은 시기와 완전히 얼어붙은 시기가 번갈아 나타났을 가능성도 있다. 이렇듯 꽁꽁 얼어붙은 시기에도 기후 변동이 종종 있었기 때문에 당시 원시적인 생명체에게 다양한 환경적 자극을 주어 진화를 촉진했을 수 있다.

눈덩이 지구 시기가 끝난 후 따뜻해진 지구의 얕은 바다에는 지구 역사상 최초로 비교적 큰 생물체인 에디아카라 생물군이 등장한다. 이들의 등장은 어쩌면 우연이 아니라 이 어려운 시기에도 기회가 있을 때마다 적응하고 진화했던 생물체의 노력의 결과일지도 모른다.