지구의 정의와 대기와 바다의 형성 그리고 생명체

지구의 정의

지구는 태양계의 세번째 행성으로, 얇은 대기층으로 쌓여있고, 현재까지 발견된 지구형 행성 중에 제일 크다.

약 45억 6700만년 전에 형성 됐으며, 행성 테이아의 충돌로 만들어졌다고 추측되는 달을 위성으로 가지고 있다.

지구의 중력은 태양과 상호 작용하고, 유일한 자연위성인 달과도 상호작용한다.

지구와 달의 중력 상호 작용으로 인해 조석 현상이 발생하는 것이다.

우리가 '밀물' '썰물' 이라고 말하는 것이 조석 현상 때문에 생기는 일이라고 생각하면 된다.

 

제구에는 자오선과 적도라는 두 선분이 있다.

태양과 지구의 거리는 약 1억 5000만km로 1천문단위(1AU)이다.

우리의 생각과는 달리 지구는 완전한 구체가 아니라 회전타원체에 가깝다.

(이건 정말 내 생각과 많이 다르다)

적도의 반지름이 약 6378km이고 극의 반지름은 6357km로 차이가 약 20km정도 되므로 편평도는 매우 낮다.

 

지구의 형성과정

지구는 약 45억 6700만년 전에 형성 되었고, 태양계가 형성 될 때와 같다고 본다.

원시 태양계 원반의 태양에 가까운 부분에서는 막 방출되기 시작한 태양 복사에너지 때문에 휘발성 성분이 날아갔고,

그 때문에 규소를 주성분으로 하는 암석류와 니켈, 철 같은 금속 성분이 남는다.

이 성분들은 원시 태양의 주위를 공전하면서 서로 합쳐져 크기가 커지게 되고, 어느 수준 이상의 크기와 중력을 가진 것들을 미행성이라고 부른다.

 

미행성들은 상대적으로 크기가 작은 소행성, 성간 물질들을 끌어당겨 크기를 키웠다.

미행성의 크기가 커지면서 성장속도 역시 가속도가 붙는다.

크기가 작은 소행성들이 충돌하면 그 충격에 의해 조각들이 흩어지게 되지만,

크기가 큰 것들이 충돌하면 서로의 중력으로 인해 이탈하는 조각들을 끌어 당길 수 있기 때문이다.

이 당시에 생긴 미행성들 중 아직까지 남아있는 것은 5개이다.

 

원시 지구는 바깥층이 거의 녹은 상태를 겪으면서 성장하게 된다.

원시 지구의 열원은 크게 3가지로 나뉘는데 첫번째로는 소행성의 충돌이다.

소행성이 충돌하면서 생기는 운동에너지가 열에너지로 바뀌면서 원시지구는 뜨겁게 달아올랐다.

 

열원의 두번쨰는 중력에너지이다.

원시지구가 가열되면서 조금씩 녹기 시작하자 그 안에 섞여있던 규소와 철이 분리되기 시작한다.

상대적으로 무거운 철이 중력 에너지가 낮은 지구 중심으로 쏠리면서 엄청난 중력에너지를 열에너지의 형태로 방출하게 된다.

 

세번째 열원은 원시 태양계에 있던 방사성 동위원소 붕괴열이다.

 

지구의 바깥층이 완전히 녹은 상태를 마그마 바다라고 하는데, 그 깊이는 수백 km에 달했다고 추측된다.

중력 분화가 끝나고, 소행성의 낙하도 사그러들자 지구가 식기 시작한다.

마그마 바다가 식으면서 최초의 지각이 형성된다.

 

대기와 바다의 형성과정

지구 대기는 암석과 마그마에서 방출된 기체들이 지구의 중력에 의해 묶이면서 만들어진다.

이렇게 만들어진 최초의 대기를 원시 대기라 부른다.

원시대기는 지구를 형성한 소행성과 혜성 등에 포함돼있던 휘발성 물질에서 나왔다.

지구가 식으면서 마그마 바다가 식어서 지각이 형성되고, 혜성에 있던 소량의 물은 많은 혜성들이 떨어지면서 쌓이기 시작했다.

마그마가 식어서 지각이 형성된 후에 원시 대기의 수증기 성분이 서로 응축되어 비가 내렸다.

이 때 내린 비는 원시 바다를 형성하였고, 이 때 땅과 대기에 있던 염분들이 비에 쓸려 원시 바다로 녹아들면서

지금의 바다처럼 짜졌으며, 비로소 소금을 얻을 수 있게 되었다.

 

생명의 탄생과 진화

원시 바다 깊은 곳에서는 지금의 열수분출공과 같은 게 많이 존재했다.

지구 최초의 생명체는 36억년 전 쯤에 열수의 고에너지에서 화학반응을 하는 특수한 유기체들이 생겨났고,

그것들이 진화하면서 탄생한 것으로 추측된다.

진화를 거듭해 광합성을 하는 생명체들이 생기면서 그 생명체들은 태양 에너지를 자신들의 에너지원으로 사용했다.

광합성으로 인해 만들어진 산소는 바다로 녹아들면서 엄청난 양의 산화철을 만들어냈고, 그 것들이 바다에 쌓였다.

바다가 산소로 포화되는데 까지는 10억년~20억년이 걸린 것으로 추정된다.

 

그 후로도 광합성은 계속됏꼬 산소를 대기 중으로 방출시키면서 성층권에 오존층을 형성한다.

초기의 생물들은 단세포 생물이었고, 지금의 원핵생물과 비슷했을 것이라고 생각된다.

이 단세포들이 서로 합쳐지면서 조금 더 복잡한 형태인 진핵생물로 진화했고, 진핵생물들이 합쳐져 다세포 생물로 진화하는 과정을 겪는다.

 

약 7억 5천만년 전부터 5억 8천만년 전까지 지구 전체가 얼음에 덮히는 빙하기였다는 가설이 제기되어왔다.

이 가설을 눈덩이 지구라고 하고, 빙하기가 끝나면서 캄브리아기 대폭발이 찾아오게 된다.

캄브리아기 대폭발이란, 캄브리아기에 접어들면서 다세포 생물이 갑자기 번성하고, 종의 다양성이 급증한 현상이다.

이 때의 캄브리아기 대폭발로 인해 다세포 진핵생물은 육상을 점령했고, 하늘에도 진출하게 되었으며,

바다에서는 생태계의 정점에 이르는 등에 달한다.

 

캄브리아기 이후에 생물종의 상당수를 대량으로 멸종시킨 사건이 5차례나 있었던 것으로 확인됐다.

대량 멸종 사건은 생물종의 대부분을 지구상에서 없애지만 살아남은 종들은 번성하게 되면서 생태적 지위를 차지하게 된다.

이 것이 생물의 진화에 큰 영향을 미치는 사건이다.

 

고생대 말의 공룡을 비롯한 생물종의 멸종은 판게아의 분열과 관련된 화산활동에 의해 발생했다고 여겨지고,

중생대 말의 멸종은 운석의 충돌로 발생했는데, 이 것은 전세계에 있는 핵폭탄들을 한번에 터뜨렸을 때보다 1만배나 강한 위력이었다고 추측된다.

그 이후, 지금으로부터 약 6400만년 전 포유류가 등장하고 번성하게 된다.

그리고 지금부터 200만년 전 지금의 남아프리카 공화국 근처에서 원시인이 처음으로 생겼고,

그 이후 진화를 거듭하면 서 현대의 인간이 되었다.

 

분명 고등학교 때 지구과학을 배웠는데 전부 새로 알게 된 사실인 것 같다.

지구가 어떻게 생겨났는지, 그 안에서 지구를 구성하는 요소들은 어떻게 생겼고 생명체는 어떻게 만들어졌는지에 대해 공부했다.

지금 가장 큰 궁금증은 원시인부터 현대의 인간까지 진화 과정이다.

다음은 그걸 찾아봐야겠다.