지구의 형성과 생명의 기원

지구의 형성과 생명의 기원

지구의-기원과-생명체-탄생

 

지구는 태양계에서 생명체가 살고 있는 유일한 행성이다. 현재까지 인간의 문명과 기술로는 외계 행성 중에서 지성체는 불구하고 단세포 생명체라도 생명체가 사는 행성을 발견하지 못했다. 

 

당연하다면 당연할 수밖에 없는 것이 지구에서 가장 가까운 항성조차 빛의 속도로 4.244광년 떨어진 센타우르스 자리에 위치한다. 당연히 항성 주변을 돌고 있는 외부 행성까지는 4광년 이상이 걸린다. 인류가 만든 가장 빠른 물체가 692,000km/h의 속도를 자랑하는 파커 태양 탐사선인데 이 우주선이 한 시간 동안 지나가는 거릴 빛의 속도로 2초 조금 넘는 시간이면 도달한다. 생명체가 살고 있는 행성이 어딘가 존재한다 해도 확인이 불가한 이유가 이런 이유이다.

 

그리하여 우리가 알고 있는 한 전 우주를 통틀어서 생명체는 지구에만 존재한다. 유일한 생명의 별인 지구는 어떻게 만들어졌는지 조금 더 자세히 알아보자.

 

지구는 45억 년 전 태양이 탄생하면서 원시태양 주변을 돌던 우주먼지와 가스덩어리들이 서로의 인력에 의해 뭉쳐지고 또 뭉쳐져서 큰 암석덩어리로부터 시작한다. 소행성체들의 공격을 꾸준히 받아오면서 무거워지고 뜨거워진 지구는 이후에도 꾸준히 주변의 천체들을 흡수하며 자전과 공전을 하는 구체형태의 어린 행성이 되었다.

 

이 어린 행성은 유성들의 공격을 끊임없이 받았고 지구의 모습은 1200도의 뜨거운 온도와 이산화탄소, 질소, 수증기로 이루어진 대기를 갖고 있었다. 현재의 모습과는 전혀 다른 죽음의 행성이었다. 현재보다 태양에서도 가까웠기 때문에 자전 속도도 느린 행성이었다. 초기 태양계에는 이런 행성이 100여 개는 있었을 것으로 추정된다.

 

45억 4천 만년 전 지구는 유독가스와 액화암석으로 이루어진 마그마행성이었는데 이 무렵 화성 만한 크기의 행성 테이아가 지구로 초속 15km의 속력으로 돌진해 오게 된다. 두 어린 행성은 서로의 인력을 감당하지 못하고 충돌하여 거의 액체 상태가 되고 충돌에 의한 파편이 우주공간으로 수조 톤이 날아가게 된다.

 

이때 날아간 파편들이 지구 주변의 인력에 의해 먼지고리를 만들고 그 고리에서 달이 만들어졌다. 달의 거리는 현재보다 가까웠고, 충돌 후 빨라진 자전속도는 6시간 만에 한 바퀴를 돌 수 있을 정도였다.

 

액체상태의 지구에서 무거운 철 등이 중심부로 가라앉으며 핵이 만들어지고 이 핵은 지구의 자기장을 형성해 태양풍과 유해한 우주선으로부터 지구를 보호하게 된다. 수천만 년이 또 흘러 39억 년쯤 지구에는 여전히 태양의 생성과정에서 만들어진 파편들의 공격을 받는데, 이때 떨어진 유성에서 미세한 물 입자가 있었을 것으로 추정하고 있다. 

 

2천만 년간 유성은 지구에 물을 가져다주었고, 지구가 식어가면서 지표면에 지각이 만들어지고 물이 쌓이게 된다.  지구 내부는 여전히 액체지만 이제는 생명체의 보금자리가 될 수 있는 땅이 만들어졌고 생명체의 기원이 되는 물도 존재하는 행성이 되었다. 온도는 약 70~80도 정도였다.

 

물과 땅이 있었어도 지구는 아직도 현재와 비교하면 너무 위험했다. 달이 지구와도 가까웠고 따라서 조석력이 너무 강해서 바다의 파도가 너무 높았고, 자전의 속도가 빨라서 거대 폭풍이 몰아치는 행성이었다.

 

더 시간이 지나서 자전속도가 느려지고, 달이 멀어지고 나서야 조금은 잔잔한 모습을 띄게 된다. 약 38억 년 전 순수한 바다 위로 화산활동이 활발히 진행되어 화산섬들이 생겨나게 된다. 여전히 온도는 뜨겁고 공기는 유독한 상태였다.

 

여전히 유성의 공격이 계속되는데 유성의 안에서 미네랄과 탄소들 유기물을 이룰 수 있는 원시 단백질 들을 심해로 가져오게 된다. 시간은 더 지나고 심해 열수구에서 뿜어져 나오는 미네랄과 유기물을 분출하면서 바다는 순수한 물에서 유기화합물이 넘치는 유기물의 바다가 되었다. 아직도 생명체의 기원에 대한 설은 다양하지만 현재는 심해 열수구설이 가장 근접하다고 보고 있다.

 

이 단세포 박테리아가 지구의 최초 생명체가 된다. 수억 년이 자나서야 또 다른 생명체가 보인다. 35억 년 정도에 바다가 얕아지면서 스트로마톨라이트가 광합성을 하게 되고 그 결과 산소가 생겨났다. 이때 만들어진 산소가 드디어 유독했던 대기를 조금씩 바꾸었고 대기에 산소를 꾸준히 쌓을 수 있게 했다.

 

가장 중요한 것은 호흡을 할 수 있는 산소가 생겼다는 것도 있지만 오존이 만들어질 수 있는 조건이 완성되었다는 것인데 이로써 태양의 자외선으로부터 보호를 받을 수 있게 되어 육상생명체도 나타날 수 있는 조건이 생기게 되었다. 20억 년이 지나고 나서 15억 년 전쯤에 지구의 지전속도가 느려져서 하루가 16~18시간 정도로 늘어났다. 이 무렵 지구는 판의 운동으로 초대륙이 만들어지는 시기였는데 아직도 더 복잡한 생명체는 탄생하지 않은 상태이다.

 

시간이 더 지나고 6억 5천만 년 전 긴 빙하기 끝에 지구에 온실효과를 줄 수 있는 이산화탄소가 충분히 대기에 쌓이게 되어 태양에너지를 가두는 역할울 한다. 덕분에 얼음이 더 빠르게 녹으면서 빙하 속에 과산화수소가 막대한 양의 산소를 뿜어내었다. 

 

6억만 년 전 바닷속에는 박테리아가 진화해서 수초들이 생겨나고 최초의 다세포생명체도 탄생하게 된다. 캄브리아 대폭발기라고 한다. 산소가 풍부해서 유기체들의 크기도 커지고 골격도 발달한다. 교과서에서 많이 보던 던 삼엽충도 생겨나고 심해괴물들도 생겨나게 된다. 바다생명체의 번성기이다. 이 시기에는 하루가 22시간 정도였다.

 

이 시기에도 육상생명체는 존재하지 못했지만 4억 5천만 년 전 오존이 형성되고, 수천만 년의 시간 동안 오존층이 두꺼워지면서 지상 생명체가 출현할 수 있게 되는데 3억 7천5백만 년 전 지상에는 이끼가 만들어지고 이 최초의 지상생명체로부터 산소가 더 발생하고 물속에 번성하던 물고기가 육상으로 기어 나와 최초의 육상생명체가 되면서 양서류의 시대를 만든다. 더 먼 미래에는 척추동물의 조상이 된다.

 

이끼와 양치식물에서 포자의 시대에서 겉씨식물의 시대로 변화한다. 거대 곤충과 절지동물들의 시대를 거치게 되는데, 이때 생식방식도 변화한다. 물속에 알을 낳던 시대에서 껍질이 있는 알로써 육지에 알을 낳게 되면서 파충류의 시대가 된다. 물에서 드디어 벗어나게 된 것이다.

 

생명체가 정착할 것 같았던 시기에 2억 5천만 지구의 95%가 멸종하는 대멸종이 일어나고 2천만 년 후 우리가 잘 알고 있는 공룡의 시대에 돌입하게 된다. 공룡이 가장 번성하던 시기에 최초의 포유류가 지구상에 등장하게 된다.

 

천적이 없던 공룡은 지구를 계속 지배하는 중 6천5백만 년 전 소행성충돌로 대멸종을 맞이하게 된다. 공룡의 대멸종 역시 설이 많지만 소행성충돌이 가장 근거 있는 설로 받아들여지고 있다.

 

영원할 것 같았던 공룡의 시대는 져버리고 드디어 포유류의 시대에 돌입하고 시간은 흘러 4700만 년 전 인류의 조상이 될 원숭이와 유인원의 중간쯤인 포유류가 발생했다. 

 

200만 년 전 최초의 직립보행을 한 인간의 종 호모에렉투스가 등장하고, 20만 년 전 인류의 또 다른 종인 호모 사피엔스가 등장하며 인류는 진화하고 지구도 현재와 같은 형태로 꾸준히 진화했다. 물론 빙하기와 멸종 기를 거듭했지만 인류는 생존했고, 현재 지구를 지배하는 종으로 남아 있다.

 

우연에 우연을 거듭하며 생명에 필요한 물, 산소, 자기장, 오존, 지각 등이 만들어지고 생명의 기원, 단세포의 진화, 멸종과 적응, 지구의 재앙과 재앙 속에서 나온 다음세대의 기회 등이 거듭한 결과 지구는 현재의 모습을 만들었고 우주에서 유일한 생명의 행성으로 존재하고 있다.