지구 이야기 | 진화하는 광물이 들려주는

로버트 M. 헤이즌 | 진화하는 광물이 들려주는 지구 이야기

Original Title: The Story of Earth by Robert M. Hazen

지구는 이 점에 관해 침묵하지 않는다. 지구의 이야기는 저기 암석들의 풍부한 기록 안에서 읽을 수 있다. 수천 년 동안, 우리는 우리 고향을 알고자 애써 지구의 이야기를 뒤져낼 만큼은 슬기로웠다. 지구가 들려주는 그 이야기의 교훈을 우리가 너무 늦지 않게 깨닫기를 바라자. (p326)

생명의 다양성은 원소, 광물, 암석 그리고 생명, 이 모두가 공진화한 덕분!

생명의 기원을 설명할 때 빼놓을 수 없는 것이 바로 다윈의 진화론이다. 세포, 분자에서 미생물을 거쳐 다양한 동식물을 이루는 생명체들로 진화하는 역동적인 과정은 생명의 경이로움 그 자체다. 그리고 이러한 다양한 생명이 싹트고 자라며 번식할 수 있는 터를 제공해준 대양과 대지로 둘러싸인 지구 역시 끊임없이 변화하며 나이를 먹는 살아있는 공간이자 행성이다. 생동감 넘치고 복잡하고 변화무쌍한 지구는 태초의 그 지옥처럼 뜨겁고 척박한 잿빛 행성에서 현재의 푸른 지구로 ’진화‘할 수 있었기 때문에 미생물에서 시작한 생명의 씨앗은 현재의 인류로까지 무난하게 이어질 수 있었다. 미생물과 인류의 양극단 사이를 가득 메운 생명의 다양성은 이루 말할 수 없다.

생명의 진화를 말할 때 그 중심은 언제나 살아있는 생물이다. 어디에도 광물이나 암석이 생명의 기원과 진화에 어떤 도움을 주거나 상호 작용한 것에 관해 진지하게 말하는 사람은 보기 어렵다. 지난 몇 세기 동안 지질학은 그저 오래된 암석을 찾아내어 성분을 분석하고 그 나이를 갸름할 따름이며 광물의 왕국은 생명체와는 독립적으로 돌아간다는 것이 무언의 가정이었기 때문이다.

식물은 굳건히 땅속에 뿌리를 내리고 동물은 두 발이든 네 발이든 힘차게 땅을 딛는다. 지구상의 모든 동식물은 암석과 광물로 구성된 튼튼한 지지대를 통해 생존을 이어가지만, 우리는 생명의 진화에서 그들의 중요성을 너무나 쉽게 간과한 듯하다. 그래서 이에 대해 과감히 반기를 든 과학자가 있었으니 바로 로버트 M. 헤이즌(Robert M. Hazen)이다. 그는 『지구 이야기: 광물과 생물의 공진화로 푸는 지구의 역사(The Story of Earth: The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet)』에서 지구에서 생명이 탄생하고 유지되고 진화할 수 있었던 것은 원소, 광물, 암석 그리고 생명 등 이 모두가 함께 공진화할 수 있었기 때문에 가능했으며 덕분에 풍요로운 지구도 탄생할 수 있었다고 설명한다. 그의 주장에 따르면 광물이 생명의 기원에서 중심역할을 했을 게 틀림없다.

불모의 행성에서 생명의 보고로

현재의 우주를 이루는 모든 것은 원소보다 작은 한 점에 압축된 상태로 존재하다가 약 137억 년 전, 빅뱅 이후 팽창하는 우주와 함께 현재에 이르렀다. 대폭발 덕분에 탄소, 산소, 질소, 인, 황 같은 이른바 ‘생명의 원소’들과 많은 암석의 조성에서 중요한 자리를 차지하고 지구형 행성의 질량 대부분을 형성하는 마그네슘, 규소, 철, 알루미늄, 칼슘이 우주 공간에 흩뿌려진 것이다. 아득한 시간이 흘러 마침내 태양이 탄생했고, 태양은 생명이 싹트고 진화할 수 있는 충분한 시간 동안 꾸준히 연소할 수 있는 적절한 수명을 지녔다. 만약 태양이 지나치게 커서 더 빠르게 연소하여 단명했다면, 반대로 지나치게 작아 허약한 에너지를 출력했다면 다양한 생명으로 바글거리는 현재의 지구는 단연코 없었을 것이다.

약 45억 년 전, 미세한 콘드라이트에서 시작된 지구는 끊임없이 운석들과 충돌하는 먼지와 가스가 가득한 볼품없는 암석 덩어리였을 것이다. 그리고 이때 지구보다 작은 불운한 행성 지망생이었던 테이아가 지구와 출동해 달이 되었고, 지구가 다섯 시간마다 한 번씩 자전했던 이때 달은 지구에서 2만 4,000㎞ 거리(현재는 38만 5,000㎞ 밖)에 있었기 때문에 그야말로 엄청나게 커 보였다. 그리고 사람으로서는 짐작조차 할 수 없는 45억 년이라는 까마득한 시간이 흘러 현재의 지구와 달이 되었으며 여전히 달은 지구에서 조금씩 멀어져가고 있고 지구의 자전 시간도 아주 미세하게나마 길어지고 있다. 만약 이 긴 시간 동안 지구가 서서히 진화하는 모습을 우주에서 바라봤다면 어떤 모습이었을까?

로버트 헤이즌은 지구 나이 5,000만~1억 살 최초의 현무암 지각이 탄생하던 때를 ‘검은 지구’, 지구 나이 1억~2억 살 대양이 형성된 때를 ‘파란 지구’, 지구 나이 2억~5억 살 최초의 화강암 지각이 형성된 때를 ‘잿빛 지구’, 지구 나이 10억~27억 살로 광합성으로 산소가 급증해 철의 산화가 시작된 때를 ‘붉은 지구’, 지구 나이 37억~40억 살 눈덩이로 뒤덮인 때를 ‘하얀 지구’, 그리고 지구 나이 40억~45억 살 육상 생물권이 탄생한 때를 ‘푸른 지구’라고 표현한다.

광물 속에 담긴 지구의 충고

우주에서 봤을 때 45억 년의 시간 동안 변화한 지구의 겉모습은 단지 몇 개의 색깔로 표현될 정도로 단순하게 보였을지는 몰라는 지구는 한순간도 정체되지 않고 움직이며 변화하고 있었다. 맨틀은 쉬지 않고 순환하며 지각을 이동시키고 있으며 그에 따라 지구의 지도는 여러 차례 바뀌었고 앞으로도 바뀔 것이므로, 우리가 딛고 있으며 나름 안전하다고 믿고 흉물스러운 건축물을 마구잡이로 세우는 이 땅은 몇 번이고 되풀이해 극단적으로 개조되는 대상이었다. 또한, 지구의 기후 역시 따뜻하고 덥다가도 추워지기를 왔다 갔다 하는 변덕을 부리고 가끔은 우주에서 날라온 돌덩이에 옆구리가 얼얼하도록 호되게 걷어차이기도 하면서 대멸종이라는 뼈아픈 상처를 남기기도 한다.

이 역동적이고 변덕스러운 지구는 지금까지 인류가 눈여겨본 살아있는 생명체들만 변화시킨 것은 아니었다. 태양계를 만들었던 먼지와 가스 속의 10여 가지밖에 안 되는 광물에서부터 오늘날 지구상에 알려진 4,500종이 넘는 광물, 즉 그 모든 광물 가운데 3분의 2가 무생물 세계에서는 존재할 수 없을 것이라고 로버트 헤이즌은 설명한다. 이 말은 광물도 생물과 함께 진화한다는 말이다. 아마도 지구 입장에서는 살아있다는 이유로 우리가 더 소중하게 여기는 생물이나 심심치 않게 사람이나 동물에게 발로 걷어차이는 광물이나 매한가지였던 것일지도 모른다. 또한, ‘멸종한 베릴륨 광물도 있는가? ‘라는 질문에 답하려 했던 사람이 아무도 없었다는 것은 아직도 우리는 지구에 대해 아는 것보다 모르는 것이 더 많으며 그나마 아는 것도 한쪽으로만 치우친 정보를 가진 것은 아닌가 하는 우려가 든다. 이러한 우려를 현재 진행 중인 지구온난화와 화석에너지의 과다한 소비로 인위적으로 발생시킨 이산화탄소가 기후변화에 어떠한 역할을 할지 인류가 정확하게 예측할 수 없다는 현실과 연결 짓는다면, 인류의 장래가 그렇게 밝지만은 않다는 것을 깨닫지 않을 수가 없다. 이것은 지구에 사는 생물들에 악몽 같았던 대멸종 사건을 떠올린다.

화석으로 밝혀진 암석과 광물, 그리고 생물의 역사를 통해 재구성한 지구사에서 빼놓을 수 없는 충격적인 사실은 바로 5대 멸종과 그 밖의 크고 작은 멸종 사건이다. 일부는 갑작스러운 운석 충돌이 원인이기도 했지만, 운석 충돌이 주요 원인이었던 때조차 화산 폭발과 급격한 기후변화 같은 역동적인 지구적 사건과 무관한 멸종은 없었다. 지질학적 시간으로 갑작스러운 대멸종이 오지 않는다고 해도, 운이 좋아 당분간 소행성의 충돌을 피해 나갈 수 있다고 해도 분명한 것은 지구의 환경은, 과거에도 그래 왔듯이 변화에 변화를 거듭할 것이다. 대륙들은 다시 뭉쳐졌다가 쪼개질 것이며 해수면의 높이도 수십 미터 올라갔다가 다시 수십 미터 떨어질 것이며 동시에 기온도 내려갔다 올라갔다 반복될 것이다.

이 모든 변화는 지구에 사는 크고 작은 동식물에 재앙이 될 수도 있으며 일부 종에게는 기회가 될 수도 있으나 말할 필요도 없이 사람에게는 재앙으로 닥칠 것이다. 우리가 무슨 짓을 하든, 지구는 이에 아랑곳하지 않고 수명이 다하는 날까지 태양을 공전하고 자전할 것이고, 조건이 허락하는 한 다채로운 생물이 공존하는 약동의 세계일 것이다. 이 말은 우리가 진정 걱정해야 하는 것은 지구가 아니라 우리라는 말이다. 화석에너지를 대체할 재생에너지를 개발하여 이산화탄소 배출량을 줄이는 것은 지구를 위한 것이 아니라 바로 인류를 위한 것이다. 인류가 지구를 구한다? 그런 생각만큼 무지하고 오만한 망상이 어디 있을까. 설령 또 한 번 소행성이 충돌하고 인류 최악의 발명품인 핵폭탄 전부가 전 세계 동시다발적으로 폭발한다고 해도, 가장 큰 피해를 보는 것은 사람이다. 생태계는 과거 대멸종 직후처럼 생물 다양성이 급격하게 감소하며 잠깐 머뭇거리기는 하겠지만, 수백 수천만 년의 시간이 지나면 다시 회복할 것이다. 지금의 인류가 남긴 문명의 흔적들은 먼지보다 작은 원소로 분해되면서 흔적도 없이 사라진다. 만약 그때가 되어서야 지구에서 문명의 흔적을 찾고자 하는 외계에서 온 지적생명체가 있다면 과연 무엇을 발견할 수 있을까. 그렇다면 과연 우리는 무엇을 할 수 있고 무엇을 해야만 되는가. 그것은 충고이자 ’지구 이야기‘이기도 광물의 이야기를 귀담아듣는 것이지 않은가?

이 리뷰는 2015년 12월 24일 네이버 블로그에 올린 것을
특별한 수정 없이 그대로 옮긴 글입니다