지구 최초의 생명은 38억년 전이 아닌 41억년 전에 출현

- UCLA의 지구화학자들이 지구의 생명체 탄생 시점을 기존의 38억년보다 3억년 앞선 41억년으로 추정

- 저어콘 결정 내의 탄소가 생명 활동에 의해 형성되었다고 추정

#최초의생명, #38억년, #41억년, #저어콘, #서호주, #대폭격, #유기탄소, #FirstLife, #3.8ba, #4.1ba, #zircon, #WesternAustralia, #GreatBombardment, #MassiveBombardment, #OrganicCarbon

UCLA와 Stanford 대학교의 지구화학자들이 지구에서 생명이 최초로 탄생한 시점이 기존에 알려진 38억년 전이 아닌 41억년 전으로 추정된다는 연구 결과를 발표했습니다. 이 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS)의 온라인 조기 공개판에 2015년 10월 20일에 실렸습니다. 

이들은 41억년 된 저어콘 결정에 포함된 탄소가 유기적으로 형성되었다고 믿을 수 있는 충분한 과학적 근거가 있다고 생각하고 있습니다. 따라서, 저어콘 결정에 유기적 탄소 분자가 존재하게 한 생명체가 그 전에 이미 존재했다고 주장합니다. 지구가 약 45억 4천만년 전에 형성되었다고 추정되므로, 지구가 형성된 후 생명이 탄생하는 데까지 매우 짧은 시간이 걸렸다는 말이 됩니다. 물론, '매우 짧은' 시간은 대상이 무엇이냐에 따라 달라집니다. 

연구팀 중의 한 명인 Harrison 박사는 지구에서 생명체의 출현이 매우 짧은 시간 안에 이루어졌다고 믿습니다. 생명 탄생에 필요한 재료만 갖추어진다면 생명이 형성되는 것은 짧은 시간 안에 일어날 수 있다는 것입니다. 41억년 전은 지구를 비롯한 태양계 안쪽 행성에 운석의 대폭격(late heavy bombardment)*이 있었던 39억년 전을 전후한 시기보다도 앞선 시기입니다. 따라서, 41억년 전에 지구에서 생명이 탄생했다고 하더라도 대폭격에 의해 매우 절망적인 상황이 되었거나 심지어 사라졌을 수도 있습니다. 하지만, 생명은 재료만 존재하면 빠르게 탄생할 수 있다고 믿기 때문에 대폭격 이후에 생명이 탄생하여 발달하는 것은 거의 순간적으로 이루어졌다는 것입니다. 

과학자들은 초기의 지구가 매우 건조하고 황폐했었다고 믿어 왔습니다. 하지만, 이 연구자들은 초기의 지구가 건조하며 펄펄 끓는 지옥과 같은 행성이 아니었다고 말합니다. 그랬다는 증거가 없다는 것입니다. 오늘날과 많이 다르지 않았을 거라고 합니다. 

연구팀은 서호주의 암석에서 1만여개의 저어콘 결정을 채취하였고, 그 중 검은 점들을 포함하는 656개 중 79개를 정밀 분석하여 저어콘이 형성된 화학적 광물학적 특징을 조사하였습니다. 이 중 하나의 저어콘 결정의 두 부분에 탄소가 포함되어 있는 것이 확인되었습니다. 저어콘 결정에 대한 우라늄-납 동위원소 분석에 의하면 저어콘의 결정이 41억년 된 것으로 확인되었으니 탄소는 적어도 그 전에 형성되어 저어콘 결정에 포함되었다는 말입니다. 

41억년 된 저어콘 내의 탄소, 제공: Stanford/UCLA.

이제 중요한 문제는 이 탄소가 과연 유기적으로 형성된 것이냐 하는 점입니다. 연구에 따르면, 저어콘에 포함된 탄소의 12C/13C 비율이 광합성 생명체의 징후를 보여주었다고 합니다. 단순한 형태의 생명체가 탄생하는 것은 매우 빠르게 일어날 수 있습니다. 그런데 단순한 생명체에서 광합성을 하는 생명체로 진화하는 데에는 몇 백만년 이상이 걸릴 수도 있는 일입니다. 연구가 사실로 확인된다면, 기존의 과학자들이 생각했던 것보다 광합성 생명체의 탄생 시점이 훨씬 더 앞당겨지는 것입니다. 

주석

* Late Heavy Bombardment. 태양계 공간의 유성체들(특히 소행성대의 천체들)이 태양계 안쪽으로 쏟아져 들어오면서 내부 행성의 운석 충돌 사건이 폭발적으로 증가한 것으로 추정되는 사건을 말합니다. 39억년 전을 전후하여 발생한 것으로 여겨지지만 아직 논쟁의 여지가 많습니다. 

참고 문헌

Elizabeth A. Bell, Patrick Boehnke, T. Mark Harrison, and Wendy L. Mao (2015). "Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon", PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), doi: 10.1073/pnas.1517557112, http://www.pnas.org/content/early/2015/10/14/1517557112.abstract (Accessed on 2015-10-21)

Geology Page (2015). "Life on Earth likely started 4.1 billion years ago, much earlier than scientists thought", Geology Page: Oct 20, 2015, http://www.geologypage.com/2015/10/life-on-earth-likely-started-41-billion.html#ixzz3pAqTtxOv (접속: 2015-10-21)

조영우

어스블로그 | 푸른행성의 과학 | Youngwoo Cho Photography