살아있는 지구

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지구의 진화

원시 지구는 모든 물질이 골고루 섞여있는
균일한 물질이었다.

당시 지구는 소행성의 충돌이 잦았는데 이러한 충돌에서 비롯한 충돌에너지는 열 에너지로 바뀌어 지구를 뜨겁게 만들었다. 지구가 용융되기 시작하자 철과 같은 무거운 물질은 밑으로, 가벼운 물질은 위로 올라오며 마찰에 의한 열이 발생한다.

또한 원시 태양계에 풍부했던 방사성 동위원소의 붕괴열 등에 의해 원시 지구는 뜨거웠다. 고온의 열로 인해 원시 지구를 이루던 물질은 녹게 된다. 그로 인해 철과 니켈은 지구의 중심으로 내려가 핵을 이루었으며, 그보다 가벼운 물질은 상부로 올라와 맨틀과 지각을 형성하게 된다. 결국 지구는 균질한 물질에서 층상구조(layered structure)를 갖는 물질로 변화하게 된 것이다.
한편 뜨거운 열과 잦은 화산 활동으로 인해 지구의 표면이 녹아 마그마의 바다(magma ocean)가 형성된 후, 지구가 식어감에 따라 마그마의 바다는 지각을 생성하게 되었다. 지구의 원시 대기는 가벼운 기체로 구성되어 있었지만 태양풍(solar wind)과 지구가 갖고 있던 열로 인해 대기 밖으로 날아가게 된다. 즉 오늘날의 대기는 원시지구가 원래부터 갖고 있던 것이 아니라 시간의 흐름에 따라 새롭게 형성된 것이다. 대기의 조성 성분을 살펴보면 지구가 형성된 초기에는 메탄, 암모니아, 수소, 헬륨, 물 등으로 이루어져 있었던 반면, 오늘에는 질소, 산소, 이산화탄소, 아르곤 등으로 구성되어 있다. 이를 설명하는 이론으로는 지구 내부에서 유래했다는 설(outgassing hypothesis)과 강력한 빛에 의해 기존의 화학물질을 화합하거나 분리하여 조성됐다는 설(photochemical dissociation hypothesis)이 있다.

그렇지만 어느 한 가지의 방법이 독단적으로 작용했다는 생각보다는 두 가지가 복합적으로 발생했을 것으로 보는 것이 좀 더 타당한 것 같다. 위의 방법으로 형성된 원시 대기에는 상당한 양의 수증기를 포함하고 있었다. 이것은 비로 내려서 원시 지구의 표면을 식히고 지각의 저지에 바다를 이루었다.
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