3'30" 읽기
- 20억 년 전 충돌의 기원은 20~25km 크기의 소행성
- 호주의 야라부브바(Yarrabubba) 분화구에 이어 두 번째로 오래된 것
- 많은 양의 먼지와 녹은 암석 외에도 충돌로 인해 약 4250억 톤의 이산화탄소 방출
- 태양 복사가 크게 감소해 광합성이 크게 중단되고 조류의 대량 멸종 촉발됐을 것

Vredefort Impact: "Dinokiller"보다 더 크다.
20억 년 전 충돌의 기원은 20~25km 크기의 소행성이었다.

파괴적인 영향:
지구에서 가장 크고 오래된 분화구 중 하나는 이전에 생각했던 것보다 더 큰 소행성에 의해 발생했다고 새로운 모델이 제안했다. 남아프리카의 Vredefort 분화구는 크기가 20~25km인 소행성에 의해 생성됐으며, 따라서 칙술루브(Chicxulub) 충돌에 의해 공룡의 끝보다 훨씬 더 큰 충돌이 발생했다. 그 결과는 아마도 지구의 기후와 당시에 존재했던 최초의 세포에 파괴적이었을 것이다. 

▲ 남아프리카 공화국의 Vredefort 충돌 구조는 지구에서 명확하게 확인된 가장 큰 충돌 분화구이다. 그러나 소행성의 크기는 불분명했다. ©NASA

남아프리카 공화국의 브레데포트(Vredefort) 충격 구조는 지구상에서 가장 큰 충돌 분화구이며 호주의 야라부브바(Yarrabubba) 분화구에 이어 두 번째로 오래된 것으로 확실히 여겨진다. 20억 2천만 년 전 큰 소행성이 지구와 충돌하면서 형성됐다. 그러나 강한 침식으로 인해 중앙 고도와 직경 약 70km의 내부 화구 링의 일부만 충돌 화구에서 살아남았다. 이로 인해 원래 분화구의 범위와 충격의 범위를 결정하기가 어렵다.

소행성은 얼마나 컸을까?

이전 모델은 약 15km 크기의 소행성이 초당 15km의 속도로 지표면에 충돌하는 것으로 가정했다. 그러한 충돌은 약 172km에 걸쳐 분화구를 남길 것이다. 그러나 최근에 발견된 충격 잔해와 충격을 받은 광물에 따르면 Vredefort 분화구의 너비는 최소 250~280km였을 것이다. 따라서 로체스터 대학의 Natalie Allen과 동료들은 "영향 모델의 업데이트가 시급히 필요하다"고 말했다.

이를 위해 연구원들은 충돌 잔해와 분화구 잔해의 범위에 대한 모든 최근 데이터를 입력한 모델을 만들었다. 8가지 다른 시뮬레이션의 도움으로 그들은 소행성 크기와 충돌 속도의 조합이 관찰된 지질학적 흔적에 가장 가까운지 테스트했다.

▲ 이 가파른 암석은 Vredefort 분화구의 부분적으로 붕괴된 중앙 돔에서 비롯됐다. © Name /CC-by-sa 3.0 IGO

직경 20~25km

시뮬레이션 결과 오늘날 알려진 충격 흔적을 남기기 위해서는 소행성이 이전에 가정한 것보다 훨씬 더 커야 한다는 것이 밝혀졌다. Allen과 그녀의 팀은 "가장 가능성 있는 시나리오는 25km 너비의 소행성이 초당 15km의 속도로 충돌하는 것이다. 이것은 관찰된 분화구 크기를 생성하고 충돌 매개변수에 대해 그럴듯한 크기 내에 유지된다"고 보고했다. 초당 20km의 더 높은 충돌 속도를 가진 20km 길이의 소행성도 생각할 수 있지만 가능성은 적다.

이것은 Vredefort Crater를 만든 소행성이 6600만 년 전 공룡 시대의 종말을 일으킨 Chicxulub 소행성보다 훨씬 컸음을 의미한다. Vredefort 충격의 결과는 그에 상응하는 재앙이었을 것이다. 연구원들이 결정한 바와 같이, 많은 양의 먼지와 기화되고 녹은 암석 외에도 이 충돌로 인해 약 4250억 톤의 이산화탄소가 방출되었을 수 있다.

▲ 왼쪽에서 오른쪽으로: Model A, Model B, Model C. 재료의 전체 용융에 해당하는 60GPa의 피크 온도에 도달한 트레이서의 위치는 분화구가 평형에 도달한 후 분화구 뒤의 분화구 프로파일 상단에 빨간색으로 표시됐다. (출처: 관련논문 A Revision of the Formation Conditions of the Vredefort Crater / JGR Planets)

글로벌 재앙

알렌(Allen)의 동료 Miki Nakajima는 "Chicxulub 충돌과 달리 Vredefort 충돌은 대량 멸종이나 전 지구적 화재의 증거를 남기지 않았다. 그 당시에는 단세포 생명체만 있었고 나무가 없었기 때문이다"며 "그러나 그 영향은 Chicxulub 충격보다 지구 기후에 더 많은 영향을 미쳤음에 틀림없다"고 설명했다. 대기로 던져진 분쇄된 물질은 햇빛의 많은 부분을 삼켜 버렸고, 그로 인해 아마도 몇 년 동안 지속된 겨울 충격을 일으켰다.

“이것은 당시의 광합성 유기체에 치명적인 영향을 미쳤을 수 있다”고 Allen은 말한다. 그 당시 육지는 여전히 황량하고 생명이 없었지만 바다에는 이미 남조류와 기타 단순한 원생동물이 있었기 때문이다. 태양 복사가 부족하거나 최소한 크게 감소하면 광합성이 크게 중단되고 이 조류의 대량 멸종이 촉발되었을 것이다.

새로운 발견에 기초한 추가 연구는 이제 Vredefort 충격의 구체적인 결과와 이것이 우리 행성의 생명체 진화에 어떻게 영향을 미쳤는지 명확히 해야 한다.
(Journal of Geophysical Research Planets, 2022; doi: 10.1029/2022JE007186)
출처: 로체스터 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]