행성과학의 태동

잃어버린 과거의 열쇠 행성 과학 1969년의 사건

잃어버린 과거의 열쇠
	우리들은 각자의 현재 나이를 알고 있다. 뿐만 아니라 부모가 누구이며, 지금까지 어떻게 성장하였는지도 정확히 알고 있다. 이는 우리가 태어나서 자라는 과정을 부모와 주변 사람들이 지켜보았기 때문이며 사진이나 학교 성적표 같은 여러 기록이 남아 있기 때문이다. 만약 우리가 어떤 사람에 대해 보다 자세히 알고자 한다면, 그 사람이 태어나서 그 동안 살아온 이력을 알아보거나 그 사람이 남긴 기록을 살펴보면 된다. 그러면 우리가 살고 있는 푸른 행성 지구의 경우는 어떠할까? 불행히도 지구의 정확한 나이가 몇 살인지, 그리고 탄생 후 어떤 과정으로 진화하였는지에 관해 확실히 말할 수 있는 사람은 아마도 없을 것이다. 왜냐하면, 어느 누구도 지구의 탄생의 과정을 목격하지 못했으며 지구가 변해 온 과정을 지켜보지 못했기 때문이다. 연구 결과, 과학자들은 지구의 나이를 약 46억년으로 밝히고 있다. 사람의 나이는 탄생일로부터 계산하면 알 수 있다. 마찬가지로 지구의 나이도 지구 탄생시 만들어진 지구를 구성하고 있는 물 질의 연대를 조사하면 알 수 있을 것이다. 이 생각은 근본적으로 타당하다. 하지만 지금까지 밝혀 진 지구상의 물질 중 가장 오래된 것의 나이는 약 38억년이다. 이 나이는 우리가 알고 있는 지구 나이 46억년과는 무려 8억년이란 차이가 있다. 그렇다면 우리가 알고 있는 46억년이란 지구의 나이가 틀린 것일까, 아니면 46억년의 나이를 가진 물질이 아직 발견되지 않았기 때문일까? 다시 말해서 과학자들은 어떻게 지구의 나이를 46억년으로 밝혔는지 궁금하지 않을 수 없다.

그림 1. 그린랜드 이수아지방에서 발견된 가장 오래된 암석	또 지구가 탄생한 후 어떻게 성장하였으며, 바다와 대기는 어떻게 만들어졌는지에 대한 수수께끼를 풀고자 한다면 지구가 진화하면서 남긴 기록을 조사하면 될 것이다. 그러나 이미 밝혔다시피 가장 오래된 지구 구성 물질의 나이가 38억년이다(그림 1). 따라서 그 이전의 8억년의 시간은 현재까지 전혀 기록이 남아 있지 않은 잃어버린 과거인 것이다. 그림은 그린랜드 이수아(Isua) 지방에서 발견된 지구에서 가장 오래된 암석(약 38억년)으로 변성퇴적암으로 이루어져 있으며 습곡 구조를 잘 보여준다. 이는 그 당시 이미 바다가 있었음을 나타낸다. 이와 같이 결코 쉽게 해결될 것 같지 않은 이 어려운 수수께끼들을 푸는 실마리를 찾기 위해, 우리들은 지구 탄생의 목격자를 찾아보고 어딘가에 남겨져 있을 지구의 잃어버린 과거에 대한 단서를 찾으러 여행을 떠나야 할 것이다. 이번 여행은 시간과 공간을 넘나드는 머나먼 여행을 될 것이다. 이제 우리는 지구를 벗어나 우주를 방문하고 과거에서 현재를 오고가는 흥미로운 여행을 하게 될 것이다. 자, 준비가 되었으면 떠나 보자.

행성 과학(Planetary Science)
	과학의 영역은 시대의 변천에 따라 너무나도 다양해졌고 또 세분화되었다. 그러나 최근 들어서는 필요에 따라 여러 세분화된 영역을 커다란 하나의 체계로 다시 묶기도 한다. 물질 과학, 생명 과학, 유전 공학 등이 그 예이다. 지구 과학이란 분야 역시 그러한 체계 중의 하나이다. 그런데 최 근 지구를 연구하는 영역에서 지구를 하나의 독자적인 체계로 다루기보다는 태양계를 이루고 있는 하나의 행성으로서 다루어야 할 필요성이 대두되었고, 지구를 이해하기 위해서는 타 행성들에 대한 이해와 더 나아가 태양을 포함한 태양계 전체에 대한 이해가 필요하게 되었다. 지구에 대한 새로운 이해를 위해 탄생하게 된 것이 행성 과학(혹은 행성 지구 과학)이란 분야이다. 행성 과학은 기존 지구 과학에서 다루던 지구 내의 현상들보다는 지구가 어떻게 탄생되고 진화되었는가에 보다 더 비중을 두고 있다. 이 행성 과학 분야의 태동은 예기치 못했던 곳에서 찾아 왔다. 1969년의 일이다.

1969년의 사건
그림 2. 남극 알란힐스에서 발견 된 운석으로 화성에서 온 것으로 추정된다.	행성으로서의 지구를 이해하기 위해서는 행성계를 이루고 있는 타 행성들에 대한 자료가 필요하다. 이를 위해서는 직접 행성계에 대한 탐사를 수행하여 자료를 획득하거나, 아니면 지구에 떨어지는 행성 물질들로부터 자료를 획득해야 한다. 우선 행성계 탐사로부터 자료와 시료 물질을 획득하게 된 시초가 1969년 7월 20일 미국의 아폴로 11호의 달 착륙임을 부인할 사람은 없을 것이다. 인류가 달에 첫 발을 내딛게 된 사실 자체로서도 인류 역사상 기념해야 할 일이겠지만, 과학자들에게는 그것보다도 우주 비행사들이 달에서 가져온 암석으로부터 밝혀진 새로운 사실이 더욱 중요한 의미를 지닌다. 다음으로 지구에 떨어지는 행성 물질의 자료 획득은 주로 지구를 방문하는 운석(meteorite)에 대한 연구로부터 이루어진다. 오래 전부터 하늘에서 운석이 떨어지는 것이 관측되어 왔고, 또 다수의 운석이 채집되기도 했다. 그런데 행성계의 수수께끼를 푸는데 결정적인 계기를 가져온 운석이 지구상에 떨어졌고, 또 그 때까지 인류가 보유하고 있던 운석 수보다 많은 운석이 발견된 사건이 바로 인류의 달 착륙을 전후로 해서 일어난 것이다. 멕시코 북부에 있는 알렌데(Allende) 마을은 지도상에서도 찾아보기 힘든 조그마한 마을이다. 그런 마을이 과학사에서 매우 중요한 지명이 된 것은 1969년 2월 8일 이 마을의 상공에 소나기처럼 쏟아진 운석(알렌데 운석이라 불림)이 나중에 태양계 생성의 초기 단계를 밝히는데 중대한 기여를 했기 때문이다. 또 하나의 사건은 1969년 11월 일본의 남극 소화(昭和)기지 주변의 야마토 산맥에서 방대한 양의 운석(남극 운석이라 불림, 그림 2)이 발견된 것이다. 그 때까지만 하더라도 전 세계적으로 운석 보유수는 2~3천개 정도에 불과했지만, 이 발견으로 말미암아 인류는 적어도 만개 이상의 운석을 보유하게 되었으며, 운석에 대한 활발한 연구는 태양계 생성의 비밀을 푸는데 크게 기여하게 되었다.