원시 바다 형성 - wonsi bada hyeongseong

최초의 바다, 원시바다

안녕하세요. 울산항 서포터즈 3기 이수지 입니다.

여러분들은 태고의 바다, ‘원시바다’에 대해 얼마나 많이 알고 계신가요?

Animation of Primordial Earth (원시지구의 가상영상)

원시바다를 알기 위해선 먼저 형성된 원시대기에 대한 이해가 필요해요.

원시지구는 약 46억 년 전 이전에 우주 공간의 수소와 헬륨이 주로 구성된 성간가스와 먼지가 응축되어 생겨났다고 전해집니다. 지구의 반지름이 현재의 1/2이었을 때, 원시지구에는 평균 1년에 1000개가 넘는 미행성체가 충돌했다고 추측하고 있는데요,지구 자체의 중력이 커지면서 미행성을 끌어들이는 힘과 충돌 규모도 더욱 커지게 되었다고 합니다.

엄청난 고온 고압 상태가 된 지구에서 충돌된 미행성체가 가지고 있던 물이나 이산화탄소 등의 휘발성분은 순식간에 증발하였고,이렇게 증발한 수증기가 원시대기를 형성하게 되었습니다.원시대기는 수소, 메탄, 암모니아, 이산화탄소 등으로 구성되어 있었지만, 시간이 지남에 따라 수소와 같은 가벼운 기체는 달아나버리고 나머지는 다른 기체로 분화되었다고 해요.

현재의 지구 대기 성분은 주로 지구 내부로부터 분출된 화산 가스에 의하여 이루어진 것으로 추측된다고 합니다. 이러한 화산 분출로 대기 중에 수증기가 증가하었고, 이 수증기는 비가 되어 원시 해양을 이루게 됩니다.

사실 바다의 기원에 대해서는 다양한 가설들이 있습니다. 그렇기 때문에 어떤 것이 옳다, 그르다고 할 순 없습니다. 하지만, 그중에서도 바닷물이 화산 활동 등에 수반하여 온천이나 화산 증기와 같은 형태로 지표 밖에 도달했다는 가설이 지배적입니다. 지구 내부에서 나온 물이 일부는 지구 표면의 움푹한 곳에 고이고, 일부는 뜨거운 수증기 상태로 대기 중으로 상승했다고 합니다.

후에 지구의 온도가 낮아지고 액체 상태의 지각이 고체로 굳어지면서, 공기 중의 수증기가 물방울로 변했고 구름을 만들어 비가 내리기 시작합니다. 지구 최초의 비는 300℃ 정도의 뜨거운 비였다고 하는데요. 장맛비처럼 쏟아진 이 비는 1300°C 정도로 펄펄 끓는 땅 표면을 빠른 속도로 식혀주었다고 합니다. 원시대기의 약 80%에 이르는 수증기가 비가 되어 1000년이나 내렸고, 연간 10m가 넘는 강우량을 보였다고 추측하고 있으며 이를 통해 바다가 형성되었다는 가설이 있습니다.

지구상 최초의 생물은 세포핵이 없는 단세포생물인, 원핵생물이라고 추정하고 있습니다. 종속영양생물이었던 이들은 산소가 없던 지구에서 원시 바닷물 속에 들어 있던 영양분을 섭취했을 것이라고 예측하고 있습니다. 하지만 이러한 생물이 급격히 많아져 먹이가 부족한 상태가 되었고,일부 생물체는 스스로가 양분을 만들어 낼 수 있는 독립영양생물로 진화하였을 것이라고 추측하고 있습니다. 따라서 최초의 독립영양생물들은 당시 대기와 바다에 풍부했던 이산화탄소와 수소 또는 황화수소를 이용하여 광합성 활동을 했던 박테리아 종류로 추정됩니다.

하지만 수소와 황화수소 등은 풍부하지 않았기 때문에 이산화탄소와 물을 이용해 광합성을 하는 종이 번식에 유리했다고 합니다. 그 대표적인 예가 시아노박테리아(남세균)입니다.이 미생물은 오늘날에도 지구 대기의 주요 산소공급원 중 하나로, 우리 주변에서 흔하게 발견된답니다.시아노박테리아는 선캄브리아기 때 처음 등장한 것으로 추측되었는데요. 원시 지구의 대기에 산소가 등장하면서 생물체의 진화가 폭발적으로 일어났을 때 최초로 광합성을 한 원핵생물이라고 전해집니다.

시아노박테리아들이 광합성을 하게된 후, 비로소 대기 중 산소가 대폭적으로 증가하게 되었습니다.또한, 지구 대기 중 이산화탄소의 농도가 줄어들면서 이산화탄소의 온실효과로 뜨거웠던 지구가 점차 식으면서 지금과 같은 대기와 온도를 가지게 되었다고 추측된다고 합니다. 참고로 이산화탄소가 70~80%를 웃도는 환경이 시아노박테리아로 인해 20%의 산소가 포함된 대기로 변했기 때문에 시아노박테리아는 온실효과를 해결할 수 있는 해결책으로 제시되기도 한다네요.

원시시대에 살았던 바다의 최상위 포식자는 과연 누구였을까요? 바로 약 5억 년 전 원시 지구의 바다에 출현한 고대 해양생물 아노말로카리스입니다. ‘이상한 새우(abnormal shrimp)’라는 뜻을 가진 아노말로카리스는 먹이를 잡을 수 있는 강한 집게발과 턱과,먹이를 잘 찾을 수 있는 발달된 눈, 먹이를 쫓아갈 수 있는 큰 지느러미 등으로 인해 캄브리아기 생태계의 최상위 지배자로 군림했을 것으로 추정됩니다.

과거 아노말로카리스는 캄브리아기의 바다에서 다양하게 분포했으며, 현재까지 캐나다, 중국, 유타, 그리고 호주 등지의 캄브리아기 전기 및 중기 퇴적층에서 발견되고 있습니다.최상위 포식자라고 불리지만아노말로카리스가 무엇을, 어떻게 먹고 살아 갔는지에 대해서는 아직까지 많은 의견이 오고 간답니다.다양한 가설들을 종합해보면 아노말로카리스는 단단한 껍질을 가진 생물을 먹을 수 있었을 것으로 보이며, 다른 종들은 부드러운 몸을 가진 동물을 잡아먹었을 것이라고 합니다.

아노말로카리스는 고생대 캄브리아기 말에 멸종되었다고 하는데요. 멸종을 유발할 두드러진 환경 변화가 없었기 때문에 현재까지 그 이유에 대한 많은 궁금증이 남아있습니다.

실러캔스(Coelacanth)는 ‘살아있는 화석’이라 불리며, 100년 이상 사는 것으로 추정되는 원시 물고기입니다. 실러캔스라는 이름은 1836년 스위스의 고생물학자 루이 아가시가 자신이 발견한 물고기 화석에 지은 것으로, 그리스어로 '속이 빈 등뼈'라는 뜻이랍니다. 실러캔스가 심해에 적응하기 전에는 다리처럼 생긴 앞지느러미와 폐처럼 사용할 수 있는 부레로 강이나 호수에서 육상에 올라오기도 했다고 전해집니다. 하지만, 양서류로 진화하여 육상생활에 완벽하게 적응한 다른 물고기들과는 달리, 현재의 실러캔스는 심해에 적응하여 바다에서 육지로 올라오지 못한다고 합니다.

고생대에서 중생대 백악기까지의 바다에 생존하였던 오래된 물고기인 실러캔스는 5000만 년 전에 멸종되었다고 알려졌지만, 후에 마다가스카르 근해에 생존하고 있다는 사실이 알려졌습니다. 1952년 이후 아프리카 동해안의 코모로 제도에서 실러캔스가 약 200마리가 포획되었으며, 2006년에 인도네시아 연안에서도 살아있는 개체가 발견되었다고 해요. 하지만 현재 남아있는 실러캔스는 멸종위기에 놓여있다고 합니다. 

멸종위기에 처하게 된 이유 중 하나는 바로 해양 쓰레기입니다. 인도네시아의 한 해변에서 죽은 채 발견된 실러캔스의 배 안에서는 온갖 플라스틱 바다 쓰레기가 들어있었습니다. 실러캔스가 이 쓰레기들을 먹이로 착각하고 먹었다가 죽음을 피하지 못한 것으로 추정하고 있는데요, 해양오염의 주범인 해양 쓰레기, 플라스틱 쓰레기가 얼마나 심각한 것 인지 그 경각심을 다시금 불러 일으키게 합니다.

오늘은 원시바다부터 원시 해양생물까지 간략히 알아보는 시간이 되었는데요. 원시 물고기인 실러캔스가 현재까지 바다에 살고 있다는 사실이 놀라운 것 같습니다. 또한, 아쉽지만 어느덧 제가 활동을 마무리하는 시간이 다가왔습니다. 좀 더 좋은 기사와 콘텐츠로 글을 많이 쓰지 못한 것 같아서 정말 아쉬움이 큽니다. 앞으로도 울산항만공사 블로그에 게시될, 다양한 기사 많이 사랑해주시길 바라면서 글을 마칩니다. 이상 울산항 서포터즈 3기 이수지였습니다.