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원시 지구의 형성

원시지구는 태양계가 생성된 이후 규소, 철, 니켈과 같은 성분이 합쳐진 미행성의 충돌로 매우 작은 원시 지구가 형성됩니다. 이 작은 원시 지구는 점점 크기가 커지고, 이에 따라 중력이 증가하게 됩니다. 지구가 형성된 당시엔 규산염 물질과 여러 무거운 금속 성분들이 거의 균질하게 혼합된 상태였습니다. 이후 원시 지구의 크기가 현재 크기의 약 50% 정도 되었을 때, 온실효과와 소행성 충돌 등의 열로 인하여 지구 전체가 녹아 마그마 상태가 됩니다. 이러한 상태를 마그마의 바다라고 부릅니다. 마그마의 바다가 형성되고 난 다음, 무거운 물질, 가령 니켈이나 철 등은 가라앉아 지구의 중심부를 이룹니다. 즉, 핵을 이루게 됩니다. 반대로 가벼운 물질들은 떠올라 맨틀을 이루게 됩니다. 핵과 맨틀이 분리되는 과정이지요. 이러한 과정을 거치면서, 미행성의 충돌이 줄어들자 지표가 식게 되면서, 원시 지각이 만들어집니다.

원시 지구의 형성[편집]원시지구는 태양계가 생성된 이후 규소, 철, 니켈과 같은 성분이 합쳐진 미행성의 충돌로 매우 작은 원시 지구가 형성됩니다. 이 작은 원시 지구는 점점 크기가 커지고, 이에 따라 중력이 증가하게 됩니다. 지구가 형성된 당시엔 규산염 물질과 여러 무거운 금속 성분들이 거의 균질하게 혼합된 상태였습니다. 이후 원시 지구의 크기가 현재 크기의 약 50% 정도 되었을 때, 온실효과와 소행성 충돌 등의 열로 인하여 지구 전체가 녹아 마그마 상태가 됩니다. 이러한 상태를 마그마의 바다라고 부릅니다. 마그마의 바다가 형성되고 난 다음, 무거운 물질, 가령 니켈이나 철 등은 가라앉아 지구의 중심부를 이룹니다. 즉, 핵을 이루게 됩니다. 반대로 가벼운 물질들은 떠올라 맨틀을 이루게 됩니다. 핵과 맨틀이 분리되는 과정이지요. 이러한 과정을 거치면서, 미행성의 충돌이 줄어들자 지표가 식게 되면서, 원시 지각이 만들어집니다. 원시 지구의 지각[편집]마그마의 바다를 이루고 있던 원시 지구는, 미행성의 충돌이 점차 줄어들면서 식게 됩니다. 이렇게 식은 마그마들은 얇은 지각을 이룹니다. 이 당시에는 해양 지각과 대륙 지각의 구분이 없었습니다. 지구 내부에서는 열대류가 일어나기 시작했고, 화산 활동이 일어나기 시작했습니다. 이에 따라 지각 변동이 활발하게 일어납니다. 현재에는 초기 지각의 일부분만 남아 있는 상태입니다.

원시 지구의 대기[편집] 당시 지구 대기는 지금처럼 이렇게 아름다웠을까요?원시 지구는 화산 등으로 인해 지구 내부의 가스로 채워져 있는 상태였습니다. 화산 분출 가스는 약 85% 정도의 수증기, 10%의 이산화탄소, 소량의 질소, 황, 염소 등으로 이루어져 있었습니다. 지구의 대기가 가질 수 있는 수증기량엔 한계가 있었습니다. 그러므로 화산에서 분출된 수증기가 정도를 넘어서면 구름이 되어 비나 눈으로 되어 내렸습니다. 이것이 냉각이 진행되는 지구에 떨어져, 바다를 이루게 됩니다. 원시 해양은 지각과 접촉하면서 철, 마그네슘 등이 함유된 암석이 녹아나와 점차 중화되었습니다. 다음으로, 이산화탄소는 바다에 녹아 칼슘과 결합해 탄산칼슘이 됩니다. 이것은 해양생물들의 껍데기에 이용됩니다. 또, 이 탄산칼슘들은 침전되어 석회암을 이루게 됩니다. 참고로, 원시 대기에서는 기압이 약 10기압이었다고 합니다.

메탄의 경우는 수증기에서 분해된 산소와 반응하면서 이산화탄소와 수소를 생성하였고, 암모니아는 태양에 의해 광분해되어 질소를 만들게 됩니다. 또, 이 질소는 생물을 구성하는 아미노산의 필수 요소입니다. 최초 생명체가 나타났을 때, 생명 활동이 시작되면서 생명체에 흡수되었으나, 함량은 크게 변하지 않았습니다. 또한 질소는 안정하므로 반응성이 낮다는 특징이 있어서, 대기 중의 함량이 원시 지구와 크게 차이가 나지 않습니다. 참고로, 아르곤도 원시 지구에는 없었는데, 아르곤은 칼륨의 핵 붕괴 과정에서 생성되었답니다.

산소는 어떻게 생성되었을까요?[편집]산소가 어떻게 생성되었는지가 관건인데, 하나의 가능성은 광해리입니다. 수증기는 태양 복사선을 흡수해 수소 원자와 산소 원자로 해리되는데, 수소 원자는 가벼워 지구에서 이탈하고 산소 원자는 결합하여 산소 분자를 이루게 됩니다. 그러나 이러한 방식의 산소 생성엔 한계가 있을 뿐더러, 현재의 지구 대기의 산소량을 설명할 수 없다는 문제가 발생하게 됩니다. 이는 산소가 태양 복사선을 흡수해 산소 원자로 다시 돌아가는 현상이 벌어지기 때문입니다. 이러한 과정이 상층에서 진행되면, 하층까지 태양 복사선이 닿지 않게 됩니다. 그러면 하층의 풍부한 수증기가 산소로 전환될 수 없습니다. 즉, 대량의 산소를 만들어낼 수 없다는 의미입니다.

그래서 산소를 생성할만한 가능성으로 광합성이 꼽힙니다. 연구결과에 따르면, 35억년 전에 해양의 남조류가 최초의 광합성을 한 적이 있다고 합니다.남조류가 해양에서 발생한 이유는, 당시에 산소가 없었다면 오존층이 없기 때문에 자외선에 직접적으로 노출됩니다. 자외선은 생명체에게 큰 피해를 입히기 때문에, 생물들은 해양에서 발생하게 된 것입니다. 광합성이 가능한 생물들은 광합성을 위해, 자외선의 노출을 피하기 위해 알맞은 깊이에서 살아야 했습니다. 해양 깊은 곳까지는 가시광선이 닿지 않기 때문입니다. 해양에서 산소가 천천히 생성되고, 이것이 오존층을 형성하게 됩니다. 오존층이 형성됨으로써, 지표면에 닿는 자외선이 줄어들고, 결국 지표 가까이까지 생물들이 나타나게 됩니다. 지표 가까이에서는 가시광선이 더 많이 닿으므로, 광합성이 더욱 활발해졌으며 오존층이 더욱 두꺼워지게 됩니다. 이러한 결과로 육상 생물들이 출현하게 됩니다.

원시 지구의 해양[편집]미행성 충돌과 화산 활동으로 방출된 수증기가 지표가 식으면서 비나 눈으로 되어 내렸으며, 이것이 원시 바다를 이루게 되었다고 원시 대기 부분에서 설명을 했었습니다. 현재의 바다에는 염소와 나트륨이 많은데, 이는 육지로부터 나트륨과 마그네슘과 같은 광물질이 녹아 나온 것이고, 또 해저에서 화산이 폭발하면서 다량의 염소가 해수에 공급됩니다. 나트륨과 염소가 반응하면서 현재의 염화나트륨이 풍부한 바다가 됩니다.