[아하! 우주] 초신성 폭발, 지구 생명체의 대량 멸종 일으킬까?

[서울신문 나우뉴스]

폭발하는 초신성의 개념도

초신성 폭발은 우주에서 가장 격렬한 폭발 가운데 하나다. 초신성 하나의 밝기가 은하 전체와 비슷한 정도로 밝아서 아주 멀리에서도 관측이 가능하다. 따라서 멀리 떨어진 은하까지의 거리를 측정하는 데도 사용될 수 있다. 초신성 폭발은 드문 사건이기는 하지만, 우리 은하에서도 일어날 수 있다. 그리고 46억 년이라는 태양계의 나이를 생각하면 태양계 근처에서 초신성 폭발이 일어났을 가능성도 있다. 다만 태양을 비롯한 은하계의 별은 자신만의 고유한 속도와 방향으로 움직이기 때문에 과거 태양계 근방에서 폭발한 초신성의 존재를 파악하기는 어렵다.

과학자들이 지구에서 수백 광년 이내 거리에서 폭발한 초신성에 관해서 관심을 가지는 이유는 지구 생명체의 대량 사멸을 가져올 수 있기 때문이다. 가까이에서 폭발한 초신성은 밝기만 한 것이 아니라 지구를 향해 막대한 양의 고에너지 입자와 방사선을 방출해 생태계에 영향을 미칠 수 있다. 지구 역사상 여러 차례의 멸종 사건이 있었는데, 일부 과학자들은 원인을 모르는 멸종 사건 가운데 일부가 이와 관련이 있을 것으로 추정하고 있다. 하지만 소행성 충돌과는 달리 초신성 폭발은 지구에 직접적인 증거를 남기지 않기 때문에 이를 입증하는 데 어려움이 있었다.

오래전 지구에 영향을 미친 초신성 폭발을 알 수 있는 유일한 단서는 동위원소다. 철의 동위원소인 철 60(iron-60)이 지층에 풍부한 경우 과거 초신성 폭발에서 유래한 고에너지 입자의 잔재일 가능성이 있다. 가장 가능성이 높은 시기는 250만 년 전 플라이오세와 플라이스토세 경계(Pliocene–Pleistocene boundary) 지층으로 이 시기에도 중간 규모의 멸종이 진행되어 생태계의 변화가 있었다. 일부 과학자들은 이 시기에 130광년 거리에서 폭발한 초신성이 멸종의 원인이라는 가설을 제기한 바 있다.

미국 워시번 대학의 브라이언 토마스 박사는 수백 광년 이내에서 폭발한 초신성이 지구에 미치는 영향을 알기 위해 이론적 모델을 개발했다. 그 결과 중간 규모의 생태계 변화가 초신성 폭발로 설명될 수 있다는 결과가 나왔다. 이 연구에 의하면 흔히 생각하듯 초신성이 폭발하면 강력한 방사선으로 주변에 있는 모든 생물체가 사라지는 것은 아니다.

물론 매우 가까운 거리에서 폭발하면 가능성이 있지만, 사실 그보다 더 흔한 경우는 약간 가까운 거리에서 폭발이 일어나 시간을 두고 방사선 및 고에너지 입자의 물결이 지구를 덮치는 것이다. 이런 경우에 지구 표면은 두꺼운 대기로 보호받더라도 오존층은 심각하게 파괴된다. 그 결과 강력한 자외선이 지구 표면까지 도달해 생태계를 파괴할 수 있다. 이론적 모델은 이런 일이 초신성 폭발 후 100년, 300년, 1,000년 사이에 일어날 수 있음을 보여줬다.

물론 실제로 이런 일이 있었다고 해도 이것이 많은 생물체가 멸종한 원인이라고 자신 있게 말하기는 어렵다. 기후 변화라는 더 쉽게 해석할 수 있는 다른 원인이 있기 때문이다. 하지만 이론적으로 가능하다는 점은 실제로도 있었을 가능성을 시사한다. 초신성이 과거 대량 멸종에 미친 영향력을 분석하는 것은 미래 생길지 모르는 초신성 폭발에서 지구 생태계가 입을 피해를 예측하는 데 도움이 될 것이다. 초신성 폭발은 앞으로 계속 있을 것이고 지구 근처에서도 예외가 아니기 때문이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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