얼음으로 뒤덮인 지구 (눈덩이 지구)

역사의 특정 시점에서 지구는 얼음으로 전체가 뒤덮였습니다. 옥스퍼드 에모리 대학의 환경 과학자이자 조교수인 멜리사 헤이지는 "지금은 상상하기 어렵지만 이 지구는 눈덩이 지구라는 별명을 가졌었다"라며 입을 열었습니다. 헤이지는 "당시 지구는 바다를 포함해 극에서 극까지 전체 표면이 완전히 얼어붙을 정도로 극심한 환경이었다"라고 말했습니다.

 

캘리포니아 대학 고생물학 박물관에 따르면 지난 1840년 스위스의 자연과학자 루이스 아가시즈는 지구가 빙하기를 겪었다는 최초의 증거를 인정하고 제공했습니다. 이후 미국의 지질학자인 조셉 커쉬빙크는 1992년 교과서를 통해 눈덩이 지구라는 용어를 만들었습니다. 커쉬빙크의 작업은 아가시즈를 비롯해 다른 이들이 제공한 증거가 기반이 됐습니다.

 

과학자들은 7억5천만 년에서 5억8천만 년 사이, 지구 표면에 거의 또는 전부가 얼어붙은 3~4번의 심각한 빙하기가 발생했다고 믿었습니다. 이는 지구의 육지가 모두 적도 근처에 위치해 풍화 작용이 증가했기 때문, 풍화 작용은 바람과 강수량이 행성 표면 암석과 광물을 분해하는 현상입니다. 이 과정을 통해 대기 중 이산화탄소 수준은 감소되며 더 많은 열이 표면과 우주로 방출돼 지구를 냉각시킵니다.

 

헤이지는 "대륙의 풍화 작용이 증가하면 대기 중 이산화탄소가 감소하고 지구 냉각이 발생했다. 극지 바다가 얼기 시작하면서 더 많은 햇빛이 하얀 표면에 반사돼 냉각 효과가 증폭된 것"이라 설명했습니다. 빙상과 같이 대륙 위에 형성되는 얼음은 일반적으로 풍화 작용을 늦추고 대기의 이산화탄소 수준과 온도를 상승시킵니다.

 

헤이지는 "그러나 수억 년 전에는 지구의 모든 육지가 적도에 위치해 극지방에 빙상이 형성될 육지가 없었고, 풍화작용과 냉각 주기가 억제되지 않은 채 계속되면서 행성이 완전히 얼어붙었다"라고 부연을 추가했습니다. 과학자들은 약 천만년 동안 지속된 이 빙하기 동안 지구의 평균 기온이 각각 화씨 영하 58도(섭씨 영하 50도)까지 떨어졌다고 추정합니다. 얼음으로 덮인 바다에서 물이 증발할 수 없게 되면서 물순환(물이 대기, 육지, 바다 사이를 이동하는 순환)이 중단됐다는 주장입니다.

 

지구가 완전히 얼어붙은 것인지 아니면 적도의 물에 햇빛이 들어가 일부 유기체가 생존할 수 있는 슬러시 물질 조각 등이 여전히 남아 있는 것인지에 대해서는 약간의 논쟁이 있습니다. 이 슬러시볼 지구 가설은 미국 지질학자인 리차드 코웬이 2000년에 도입한 것으로 알려졌습니다. 극심한 빙하기는 결국 녹아내렸고, 과학자들은 빙하 시대 내내 계속해서 대기 중으로 이산화탄소를 배출한 화산이 결국 물순환이 재개될 수 있을 만큼 지구를 따뜻하게 했다고 판단했습니다.

 

지구 표면에 열을 유지하는 온실가스의 증가는 결국 폭주적인 가열로 이어져 불과 몇 백 년 만에 지구 평균 기온을 122F(50C)까지 올렸습니다. 이 결과로 대륙 풍화 작용이 증가했고 대기 중 이산화탄소량은 감소해 기온이 낮아지는 데 도움이 됐습니다. 헤이지는 "밀란코비치 주기로 알려진 현상도 빙하기 썰물과 흐름에 영향을 미쳤다"라고 이야기했습니다.

 

세르비아 천문학자 물루틴 밀란코비치는 기후 변화와 행성의 위치에 따라 지구 표면이 받는 태양 에너지의 변화량을 연결하는 증거를 제공했고, 그의 이름을 따서 주기가 명명됐습니다. 이 주기는 태양 주위 지구의 궤도 모양, 행성 축의 기울기, 지구가 자전할 때 축에서 얼마나 흔들리는지에 대한 약간의 변화를 나타냅니다. 따뜻해진 지구가 얼어붙은 상태에서 벗어나면서 캄브리아기 폭발이라 알려진 거대한 생명체 폭발이 일어났습니다.

 

헤이지는 "미래에 또 다른 눈덩이 지구를 볼 수 있을까"라는 질문에 "대륙이 퍼져 있는 방향으로 인해 그럴 가능성은 거의 없다"라고 답했습니다. 이어 그는 "심지어 극한의 겨울에도 대륙 빙상이 형성돼 대륙의 풍화 작용을 멈추고 대기에는 이산화탄소가 축적되어 급격한 동결이 아닌 온난화를 초래할 것"이라 전망했습니다.