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[아하! 우주] 지구 대기 중 산소는 11억 년 후 사라진다

입력 2021. 03. 06. 15:41

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우리는 공기 중 산소로 호흡하는 데 너무 익숙해서 산소가 있다는 사실조차 인지하지 못할 때가 많다.

대략 24억 년 전 대기 중 산소 농도가 급격히 증가한 대산소화 사건(Great Oxygenation Event) 이전에는 산소 농도가 매우 희박했지만, 광합성 미생물에 의해 꾸준히 공급된 산소 덕분에 결국 지구는 지금처럼 산소와 그 산소를 이용해 호흡하는 생물이 넘치는 행성이 됐다.

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[서울신문 나우뉴스]

산소가 거의 없는 시기 지구의 상상도. 사진= NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy)

우리는 공기 중 산소로 호흡하는 데 너무 익숙해서 산소가 있다는 사실조차 인지하지 못할 때가 많다. 그만큼 산소는 인간과 다른 다세포 동물의 생존에 필수적인 물질이다. 그러나 지구 대기 중 산소가 항상 지금처럼 많았던 것은 아니다. 대략 24억 년 전 대기 중 산소 농도가 급격히 증가한 대산소화 사건(Great Oxygenation Event) 이전에는 산소 농도가 매우 희박했지만, 광합성 미생물에 의해 꾸준히 공급된 산소 덕분에 결국 지구는 지금처럼 산소와 그 산소를 이용해 호흡하는 생물이 넘치는 행성이 됐다.

그러나 세상에 영원한 건 없다. 일본 토호 대학과 미국 조지아 공대 과학자들은 새로운 지구 대기 모델을 통해 앞으로 11억 년 후에는 지구 대기 중 산소 농도가 1% 미만으로 떨어진다는 예측 결과를 발표했다. 연구팀이 저널 '네이처 지구과학'(Nature Geoscience)에 발표한 연구에 따르면 지구 대기 중 산소 농도를 떨어뜨리는 주범은 바로 태양이다.

다른 별과 마찬가지로 태양은 시간이 지나면서 점점 밝아진다. 앞으로 1-2억 년 정도는 큰 차이가 없을 수 있지만, 10억 년 이상의 세월이 흐르면 태양이 지구 대기 중 이산화탄소 농도를 심각하게 떨어뜨릴 정도로 밝아진다. 현재의 지구 온난화를 생각하면 이상하게 들리지만, 태양에 의해 뜨거워진 지구는 물의 순환이 빨라 이산화탄소가 탄산염 형태로 땅속에 고정될 가능성이 커진다.

낮아진 이산화탄소 농도와 높아진 온도 때문에 미래 지구는 식물이 살기 힘든 행성이 된다. 결국 산소를 공급할 광합성 생물이 사라지면서 여러 가지 이유로 소실되는 산소가 보충되지 않아 오랜 시간이 지나면 대기 중 산소는 점점 사라져 거의 고갈된다. 물론 그 전에 지구가 너무 뜨거워져 대부분의 다세포 동물이 생존하기 힘든 환경이 될 것이다. 이 시기 이후 대기는 메탄과 유기물이 풍부한 형태가 될 것으로 보인다.

이런 암울한 지구는 아득히 먼 미래의 일이기 때문에 지금의 우리가 걱정할 이유는 없다. 하지만 외계 행성이나 문명을 찾는 과학자들에게는 여러 가지 시사점을 지닌 연구다. 지구와 비슷한 조건을 가진 행성이라도 지구 수준의 생명체를 지니는 시간은 전체 수명의 20-30%에 불과하다는 점을 시사하기 때문이다. 따라서 제2의 지구를 찾는다면 적당한 연령대의 별을 먼저 찾아야 한다.

물론 꼭 맞는 조건의 행성을 찾는 일이 쉽지 않겠지만, 우주에는 수많은 행성이 있고 현재 과학자들이 매일 새로운 외계 행성을 찾아내는 만큼 결국은 시간문제다. 언젠가 좋은 소식이 들릴 것으로 기대한다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com  

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