지구가 어떻게 탄생했는지 궁금해요.

지질학(地質學)의 한자를 한자 한자 풀어 써 보면, 지(地)는 땅지, 질(質)은 바탕질입니다. 한국어로 소리나는 대로 읽으면 지질이 되고,  뜻을 풀어 쓰면 땅의 바탕이 됩니다. 다시 다른 말로 바꾸어 보면 땅의 품질입니다. 땅의 품질이 다시 한자로 돌아가면 지질이 됩니다. 지질=땅바탕=땅품질=지질의 순환구조를 갖추는데 한자(漢字)라는 중국문자와 한국어의 언어 및 문자차이에서 생기는 입니다. 우리가 살고 있는 이 지구의 역사는 무엇일까요? 어떻게 형성이 되어서 어떤 특징을 갖추어 수많은 생명체를 품게 되었을까요? 끝도 없이 펼쳐진 이 넓고 멀기만 한 우주속에서 어떻게 무엇이 지구를 만들게 되었을 까요? 우주의 기원과 진화는 이 블로그의 주제는 아니고 지구로 한정하여 지질학으로 관점에서 지구를 살펴 보도록 하겠습니다. 지구는 과연 어떻게 형성이 되었을까요? 지금부터 지구의 역사를 살펴 보겠습니다. 지구의 형성 과정은 수십억 년에 걸쳐 진행되었습니다. 수십억 년의 단위는 지구가 태양의 둘레를 한번 순환하는 것을 1년이라고 하는데 이 과정을 수십억 번 반복했다는 의미입니다. 인간의 수명이 약 70~90년 정도가 되니 인간의 관점에서는 도저히 상상하기가 어렵습니다. 인간이 지구에 출현한 것도 겨우 2백만년 전이라고 하는데 지구의 역사가 얼마나 오래되었는 지 아실 것 같습니다. 별과 항성, 행성의 수명이 약 100억 년이라고 하는데 지구의 나이가 46억 년이라고 하는데 현재 지구는 가장 젊은 시기에 해당하는 것입니다. 먼저 지구가 형성되는데 천문학에서 말하는 이론으로 출발하겠습니다.

1. 성운 이론(Nebular Hypothesis)

성운 이론은 현재까지 많은 관측 결과와 실험적 증거를 통해 지지받고 있는 중요한 학설로써 다음과 같은 내용을 주장합니다. 지구가 형성된 초기에는 우리 태양계의 주변에 거대한 가스와 먼지로 이루어진 성운이 존재했습니다. 이 성운은 별과 행성을 형성하는 원자와 분자의 구름으로 구성되어 있었습니다. 이러한 성운은 태양과 같은 별들이 탄생하고 성장하는 곳으로 알려져 있습니다. 성운 이론(Nebular Hypothesis)는 이러한 성운의 형성과 발전 과정을 설명하는 중요한 이론 중 하나입니다. 네뷸러 가설에 따르면 성운은 대량이 가스와 먼지로 이루언진 거대한 구름으로 시작합니다. 이 가스와 먼지는 우주에서 발생하는 다양한 현상들에 의해 모여들게 되고, 중력의 작용으로 인해 압축되어 밀도가 높아집니다. 압축된 부분은 중심에 위치한 태양과 같은 별을 형성하게 되는데 이는 높은 온도와 압력을 가지고 있습니다. 태양은 이후에 중심에서 발생하는 핵융합 반응으로 인해 빛과 열을 방출하며, 이를 통해 우리에게 에너지를 제공합니다. 성운 내부의 나머지 물질은 원반 모양으로 펼쳐지게 됩니다. 이 원반은 중심 별 주위를 돌면서 먼지와 가스가 서서히 응축되고 충돌하면서 작은 덩어리들을 형성합니다. 이 작은 덩어리들은 서서히 성장하면서 행성이나 위성과 같은 천체로 발전하게 됩니다. 이러한 과정을 행성 형성 과정이라고 합니다.

2. 원반 이론(Accretion Disk Theory)

성운에서 형성된 원반은 먼지와 가스의 입자들이 서로 충돌하고 응집하는 과정을 거쳐 작은 천체들이 형성되었습니다. 이러한 충돌과 응집은 중력의 작용에 의해 이루어지며, 먼지와 가스 입자들은 서로 인력을 통해 서로를 끌어당기게 됩니다. 이러한 과정 서로 충돌하고 응집을 하면서 작은 천체들은 점점 더 커져 나갑니다. 그리고 마침내 수천만 년 또는 수십억 년의 시간이 흐르면서 행성이라는 거대한 주인공으로 성장하게 됩니다. 원반 이론은 단순한 추측이 아닙니다. 실제로 우주에서는 원반 이론을 뒷받침하는 다양한 증거들이 발견되었습니다. 예를 들어, 젊은 별 주변에는 가스와 먼지로 이루어진 원반이 존재하는 것으로 관측되었습니다. 또한 태양계 내의 행성들은 모두 원반 주변에서 형성되었다는 증거도 있습니다.

3. 지구의 형성

지구는 이러한 행성 형성 과정을 통해 형성되었습니다.초기 지구는 뜨거운 용암으로 뒤덮힌 불타는 지옥과 같았습니다. 뜨거운 마그마는 지표면을 덮고 있었고, 대기는 유독성 가스와 먼지로 가득 차 있었습니다. 이러한 조건은 대기 중에 수소와 산소의 결합으로 이루어지는 기체화 된 수증기가 생기게 되는 환경을 제공하였습니다. 대기중의 수증기는 응결되어 물방울이 형성되고, 이 물방울들이 서로 충돌하며 좀 더 큰 물방울로 성정하는 과정을 반복하였습니다. 이 물방울들은 중력의 영향으로 지구의 표면으로 떨어지면서 다량의 물이 축적되게 됩니다. 물의 축적은 지구의 표면을 냉각시키는 역할을 하였고 마침내 지각이라는 단단한 껍질을 형성하는 데 기여했습니다. 지각이 형성되면서 지구는 더 이상 뜨거운 용암으로 뒤덥힌 지옥이 아니었습니다. 대기 중의 유독성 가스와 먼지도 점차 감소하고 물이 지표면에 축적되면서 오늘날 우리가 알고 있는 바다와 대륙이 형성되었습니다. 지구의 내부 구조는 크게 외부 코어, 내부 코어, 맨틀, 지각으로 나뉩니다. 외부 코어는 액체 상태로 존재하며 주로 철과 니켈로 구성되어 있습니다. 내부 코어는 고체 상태로 이루어져 있으며 외부 코어의 구성물질과 같은 철과 니켈로 구성되어 있습니다. 맨틀은 암석과 마그마로 이루어져 있습니다. 지각은 지구의 표면 부분으로 암석으로 이루어져 있고 우리가 살고 있는 지구의 지형을 형성합니다. 지구 내부의 열역학적 활동은 지각의 이동과 지진, 화산활동을 유발합니다. 맨틀의 열대류는 지각 플레이트의 이동을 일으키며, 이로 인해 지진이 발생합니다. 또한 맨틀 속에서 녹아 있는 암석인 마그마가 지각 표면으로 분출하여 화산 폭발이 일어납니다.

맺음말

지구의 형성은 위와 같이 수십억 년에 걸친 복잡한 과정을 결과물입니다. 성운 이론과 원반 이론에 따라 태양과 행성들이 형성되었으며, 지구도 이러한 과정을 통해 탄생했습니다. 초기의 지구는 뜨거운 용암으로 뒤덥인 황량한 세계였지만 시간이 흘러 물이 고이고 지각이 형성되면서 현재의 모습으로 변모하게 되었습니다. 우리는 이러한 지구의 역사와 형성 과정을 통해 우리 행성이 얼마나 귀중하고 특별한 존재인지를 깨닫게 됩니다. 지구는 우리의 삶과 생명체들의 서식지로서 아주 중요한 역할을 하고 있습니다. 따라서 우리는 지구 환경을 보호하고 지구 생태계를 지키는 노력을 계속해야 합니다.