그린란드 암석에서 37억 년 전 지구 자기장의 흔적

가장 오래된 지구 자기장의 흔적

지구 자기장에 대한 연구는 지구의 초기 환경과 생명체의 진화 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 최근 연구에 따르면, 그린란드의 지질 형성에서 발견된 철을 포함한 미세한 입자들이 지구의 37억 년 전 자기장을 기록하고 있음을 보여줍니다. 이는 현재까지 발견된 가장 오래된 지구 자기장 증거로, 지구의 자기장이 어떤 형태로 존재했는지에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.

그린란드 암석에서 37억 년 전 지구 자기장의 흔적

지질학적 암석에는 지구 자기장의 가장 오래된 흔적이 들어 있습니다. 출처: 클레어 니콜스

옥스퍼드 대학교와 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 연구팀이 발표한 연구에 따르면, 37억 년 전의 지구 자기장 기록이 오늘날의 자기장과 놀라울 정도로 유사하다고 합니다. 이 연구 결과는 『지구물리학 연구 저널』에 발표되었으며, 지구의 자기장이 오늘날과 거의 유사한 상태였음을 보여줍니다. 지구의 자기장은 우주 방사선과 태양에서 방출되는 전하 입자로부터 우리를 보호하는 역할을 합니다. 따라서 자기장이 없다면 지구상의 생명체는 존재할 수 없었을 것입니다. 그러나 지금까지 지구 자기장이 현재와 같은 형태로 존재했는지는 확실히 알 수 없었습니다.

고대 자기장 신호가 추출된 철이 풍부한 퇴적물인 띠철 형성의 큰 노출 앞에 선 공동 저자 아테나 아이스터.  출처: 클레어 니콜스

이 연구에서 과학자들은 그린란드의 이수아 지질 형성에서 발견된 고대 철 함유 암석을 분석했습니다. 이 암석의 철 입자들은 자기화되어 있어, 결정화 과정 중 자기장 세기와 방향을 기록할 수 있었습니다. 연구팀은 37억 년 전의 암석에서 최소 15 마이크로테슬라의 자기장 강도가 기록되어 있음을 발견했으며, 이는 현재의 자기장 강도(30 마이크로테슬라)와 유사합니다. 이 결과는 전 세계의 모든 연구 중에서 가장 오래된 지구 자기장 강도 추정치를 제공하며, 전체 암석 샘플을 이용한 보다 정확한 결과입니다.

방사선 보호

지구 자기장 강도는 상대적으로 일정하게 유지되고 있지만, 태양풍은 과거에는 훨씬 강했을 것으로 추정됩니다. 이는 시간이 지남에 따라 생명체를 태양풍으로부터 보호하는 능력이 향상되었음을 의미합니다. 이러한 보호 기능 덕분에 생명체는 바다를 넘어 육상으로 진출할 수 있었습니다. 지구의 자기장은 외핵의 용융 철이 부력에 의해 혼합되면서 생성됩니다. 초기 지구 형성 기간에는 고체 핵이 형성되지 않았기 때문에, 이 시기에 자기장이 어떻게 존재했는지에 대한 질문이 제기됩니다. 새로운 증거는 이 과정이 현재와 유사했음을 시사합니다.

자기장과 암석

지구 자기장 강도의 변화를 이해하는 것은 지구의 내부 고체 핵이 언제 형성되기 시작했는지를 결정하는 데 중요한 열쇠가 됩니다. 이는 지구 내부의 열이 얼마나 빨리 방출되는지를 이해하는 데 도움을 주며, 판 구조론과 같은 지구 내부의 과정들을 이해하는 데 필수적입니다. 과거의 지구 자기장을 복원하는 데 있어 큰 도전은 암석을 가열하는 어떤 사건도 저장된 신호를 변경할 수 있다는 점입니다. 지각의 암석은 종종 복잡한 지질 역사를 가지고 있어 이전의 정보를 지울 수 있습니다.

MIT의 Paleomagentism 연구실에서 Isua의 전체 암석 샘플을 측정하여 지구 자기장에 대한 고대 기록을 추출했습니다.  출처: Claire Nichols

하지만 이수아 형성은 독특한 지질 구조를 가지고 있습니다. 이 지역은 두꺼운 대륙 지각 위에 위치해 있어 중요한 판구조 활동과 변형으로부터 보호됩니다. 이로 인해 연구자들은 37억 년 전의 자기장 존재에 대한 명확한 증거를 수집할 수 있었습니다. 이 연구는 지구의 대기가 형성되는 과정에도 영향을 미쳤던 지구 자기장의 역할을 이해하는 데 도움을 줍니다. 앞으로 연구자들은 캐나다, 호주, 남아프리카 공화국의 고대 암석을 연구하여 약 25억 년 전 대기 중 산소의 출현과 지구 자기장 사이의 관계를 확장해 나갈 계획입니다.

결론

이번 연구는 지구의 초기 자기장이 현재와 유사했음을 보여주는 중요한 증거를 제공하며, 지구 자기장의 역사와 그 영향을 이해하는 데 중요한 전환점을 제시합니다. 이 발견은 지구의 초기 환경과 생명체의 진화 과정에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 지구의 대기와 자기장 형성의 역사적 연대기를 더욱 명확히 하는 데 기여할 것입니다. 앞으로의 연구는 지구 자기장의 변화와 생명체의 진화 사이의 관계를 더 깊이 이해하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.