지구 바다의 기원은 사실 미스터리 중 하나입니다. 지구의 표면 면적 중 70퍼센트를 넘게 차지하고 있는 바다는 지구상의 모든 생명에게 중요한 존재입니다. 우주에서 볼 때 지구가 푸른 행성으로 보이는 것은 바다 때문입니다.
오늘 내가 아침에도 마시고 세수한 물은 얼마나 오래된 것일까요? 물은 지구나 태양보다 더 전에 만들어진 것이며, 지구의 바다는 최소한 지구 역사와 비슷한 약 40억 년이 넘는 역사를 가졌다는 것을 아는 사람들은 많지 않습니다. 대부분의 사람은 아마도 물의 역사를 듣고 놀랄 것입니다.
물의 행성이라 불리는 우리 지구의 바다는 대체 어디에서 왔을까요? 대부분의 과학자는 지구의 바다가 원래 지구에 있던 물에서 비롯되었다고 생각하지 않았습니다. 태양계 내의 어딘가에서 온 것으로 생각했습니다. 그러나 그것이 정확하게 어디에서 온 것인지 오랫동안 밝혀지지 않았습니다. 현재 과학자들은 그것을 알아냈다고 보고 있습니다. 과학자들은 이제 물은 혜성이 아닌 소행성들이 가져왔으며, 그 시기는 지구에 막 암석층이 형성될 무렵이었다고 생각합니다.
약 38억 년 전 엄청나게 큰 소행성과 혜성들의 충돌로 격변의 시기가 있었던 원시지구는 뜨거운 열기로 인해 바위들이 녹아서 당시 지구상에 존재했던 물 분자들은 모두 증발하여 우주 공간으로 날아가 버렸습니다. 현재 지구상을 덮고 있는 물은 그 후에 온 것으로 과학자들은 추정하고 있습니다.
지구 바다의 탄생과 근원
그렇다면 지구의 바다는 어떻게 생겨났을까요? 그것은 혜성이나 소행성이 가져왔다고 생각할 수밖에 없습니다. 혜성이나 소행성은 거의 얼음으로 이루어진 것으로, 어느 정도 식은 원시지구에 충돌해 바다를 만들었다는 가설이 나왔습니다. 그리고 원시지구는 이런 수많은 천체가 충돌하는 포격 시대를 겪었다는 것이 정설입니다. 즉 얼음과 가스 덩어리인 혜성들이나 소행성들이 지구에 바다를 가져온 것이라고 보고 있는 것입니다.
과학자들은 문제의 답을 알기 위해 지구 바다의 또 다른 근원을 연구하고 있습니다. 원시 태양계 구성 물질과 아주 비슷한 소행성은 탄소질의 콘드라이트로서, 46억 년 전 태양계 성운이 막 태양을 생성하려고 회전할 무렵 소용돌이 안에서 만들어졌습니다.
원시 태양계에서 설선을 기준으로 선 안쪽은 따뜻한 내부 태양계, 바깥쪽은 외부 태양계로 나눌 수 있는데, 내부 태양계는 얼음이 안정되지 않은 상태이며, 외부 태양계는 얼음이 안정된 상태입니다. 내부 태양계가 물을 수용할 수 있는 방법은 두 가지가 있는데, 첫 번째는 설선 안에서 물 분자가 먼지 입자에 달라붙는 것이고, 두 번째는 원시 목성의 중력 영향으로 탄소질 콘드라이트가 내부 태양계로 밀어 넣어지는 것입니다. 이 두 개의 요인에 의해 태양계가 형성된 지 1억 년 안에 물이 내부 태양계에서 생성된 것으로 보고 있습니다.
지구 바다의 근원을 밝혀내기 위해 과학자들은 수소와 그 동위원소인 중수소(수소 원자핵에 중성자 하나가 더 있는 수소)의 비율을 측정했습니다. 그 측정 결과 지구 바다의 물과 운석이나 혜성의 샘플이 태양계가 형성되기 전에 물이 만들어졌음을 보여주는 화학적 지문을 갖고 있다고 알려지게 됐습니다.
중수소는 성간 우주에서만 만들어지는 물질이며, 물은 비슷한 수준의 중수소를 갖고 있습니다. 이 사실은 지구와 태양계 내의 물의 일부는 태양보다도 더 전에 생성되었을 것으로 보이는 이유입니다. 이러한 현상은 지구상에 생명체가 기존에 생각했던 것보다 더 빨리 나타났을 수도 있었을 것으로 여겨질 수 있는 부분입니다.
그러면 지구에 바다를 가져다준 것은 소행성일지 해성일지 문제가 남아 있습니다. 이에 대한 해답은 2015년 유럽우주국의 로제타 탐사선이 보내온 보고에서 찾아볼 수 있습니다. 로제타 탐사선은 67P혜성(추류모프)을 탐사했습니다. 로제타에 탑재된 이온 및 중성입자 분광분석기를 이용한 혜성의 대기 성분을 분석한 데이터에 의하면 지구의 물과는 다른 중수소 비율을 가진 것으로 밝혀졌습니다. 지구상의 물은 거의 비슷한 중수소 비율을 갖고 있습니다. 이런 로제타의 분석은 혜성이 지구 바다의 근원이라는 가설을 부정한 것입니다. 이는 지구 바다의 근원이 소행성임을 밝히는 계기가 된 것입니다.
결과적으로 우리 지구의 바다는 소행성에서 온 것이며, 물의 역사는 태양보다 더 오래되었음을 확인할 수 있습니다.