지구 맨틀 하층의 깊숙한 곳에 있는 중간권(맨틀)에서, "생명의 흔적"이 확인되었다.
이렇게 말하면, 맨틀에 생명이 있다고 착각할 것 같은데...이건 지구상 생물의 흔적이다.
스위스 연방 공과대학 취리히교(ETH Zurich)의 연구팀은, 세계 각지에서 채취한 지구 심부에서 형성되는 광물 킨버라이트 가운데, 젊은 샘플에 통상적으로는 설명할 수 없는 탄소 동위원소 조성을 발견했다는 것.
연구자들은, 이 흔적은 캄브리아 대폭발로 대량으로 지구상에 탄생한 생명의 퇴적물이 지각활동에 의해, 한번 지구 심부로 흡수되었다가 다시 화산 폭발 등으로 지상으로 되돌아 온것이라고 설명.
이것은 지구의 내부활동이 지표면에 영향을 주는 것 외에, 지상의 활동도 지구 내부로 영향을 주고 있다는 증거가 된다고 한다.
◆ 놀랄 만큼 장대한 여행을 해온 탄소
지구내부에는, 걸쭉하게 녹은 맨틀이 순환하고, 그것이 지상으로 운반되어 화산 분화를 일으키고, 대기 중에 화산 가스를 방출하거나 화성암 등을 지상으로 가져온다.
다이아몬드와 같은 보석도 원래는 맨틀 하층에서 형성된 것이 지상으로 운반되어져 온 광물 중 하나이다.
이러한 지구 내부의 활동이, 지하 깊은 곳의 화학물질을 지상으로 운반하고 있다는 것은, 뭐 그럴 것이라고 상상할 수 있고, 과학자들도 잘 이해하고 있다.
하지만 반대로, 지상에 있는 것이 지하 깊숙이 운반되어, 지구 내부에 화학적인 변화를 가져오는 것은 지금까지 확인되지 않고 간과되어 왔다.
그러나, 플레이트 텍토니스의 활동에서도 알 수 있듯이, 지상의 물질도 지하 깊숙이 운반되고 있다.
이번에, 그러한 지상의 퇴적물의 흔적이 지하 깊숙한 곳에서 형성되는 광물에서 처음 발견 된 것이다.
ETH 취리히 연구팀은, 지구 역사상 다양한 시대에서 채취된 킴벌라이트(kimberlite)라는 광물을 조사했는데, 킴벌라이트는 간란석과 운모를 주요 구성 광물로 하는 화성암의 일종이다.
이 바위에는, 가끔 다이아몬드도 썩여 있기도 하고, 킴벌라이트는 지구 심부의 맨틀 하부에 있는 "중간권(맨틀)"이라고 불리는 장소에서 형성된다.
다이아몬드가 섞인 것으로부터 알 수 있듯이, 다이아몬드도 이러한 지하 깊숙히 형성되어 있다.
연구팀은, 이 킴벌라이트의 약 150여가지의 샘플의 탄소 동위원소 조성을 측정했다.
그랬더니 연령이 2억 5000만 년 미만의 젊은 킴벌라이트의 조성이 오래된 킴벌라이트와 상당히 조성이 다르다는 것을 발견한 것이다.
그것은 일반적으로, 맨틀에서 형성되는 광물에 기대되는 탄소 동위원소 조성과는 달렀다는 것이고, 도대체 왜 젊은 암석에는 오래된 암석과 전혀 다른 동위원체의 조성이 보인 것일까?
연구자들은, 이것이 지구에 생물이 대량으로 탄생하면서 일어난 지구 내부의 변화를 보여주는 흔적이 아닐까 생각.
그들이 주목한 것은 약 5억 4000만 년 전에 일어난 캄브리아 폭발이었다.
◆ 캄브리아 폭발로 탄생한 생물이 맨틀까지 가라앉았다가 돌아왔다
캄브리아 폭발이란, 캄브리아기의 지질학적으로 말하면 비교적 짧은 수천만년의 기간으로, 현재 존재하는 생물의 그룹이 거의 다 나온 현상을 가리킨다.
이는 지질학상의 기록에서 보면, ~이라고하는 전제가 있기 때문에, 정말 갑자기 생물이 다양하게 진화했는지는 또 다른 이야기가 되지만, 적어도 캄브리아기에 생물의 다양성이 확산되어 지구상에 생명이 넘쳐난 것은 확실한 것 같다.
지구상에 생명이 증가함에 따라, 지상(해저 포함)에는 생명의 시체로 이루어진 퇴적물이 쌓여갔다.
지구의 오랜 역사상으로 보아도 상당히 극적인 변화였다는.
이러한 지구 표면의 변화는 플레이트 텍토닉스의 활동으로 지구 내부에도 운반되어, 지구 내부의 화학적인 순환에도 영향을 주었다고 생각된다.
그리고 캄브리아기 생물들의 퇴적물은 맨틀 하층의 중간권까지 운반되었던 것으로 추정. 이것이 연구자들이 발견한 젊은 킴벌라이트에서 볼 수 있는 탄소 동위원소 조성의 이변으로 이어진 것.
즉, 연구자들은 플레이트 텍토닉스의 가라앉는 띠에서 맨틀 하층의 중간권까지 받아들여진 후 화산 폭발로 다시 지상으로 돌아온 캄브리아기 생물들의 흔적을 발견했던 것이다.
그러나 가라앉는 지대를 따라 맨틀에 흡수되는 지표의 퇴적물은 극히 일부일 것이다.
그것이 광물에서 검출 가능한 수준으로 흔적을 남긴 것은 주목할 만한 것...이는 즉, 지구 맨틀에 가라앉은 암석은 균일하게 교반되지 않고 특정 루트를 따라 계속 이동하고 있음을 의미한다.
지구의 복잡한 활동의 일단이 여기에서 보이기 시작할지도 모른다.
