카이퍼 벨트의 형성과 지구 생명체 출현

카이퍼 벨트의 형성

목성과 토성이 공명한 결과 찾아온 불안정성의 시기 이전 태양계는 훨씬 밀집되어 있다. 이때 미행성체 원반은 2개의 외태양계 행성인 천왕성과 해왕성을 아주 가까이에서 에워싸고 있다고 한다. 이 두 거 대 행성은 이른바 얼음 행성이라 불린다고 한다. 이 행성들이 수소와 헬륨 이외에 휘발성 혼합물(물, 메탄, 암모니아)을 포함하고 있는데 천체물리학 자들은 이 혼합물을 그 상태가 어떠하든(고체이든 액체이든) '얼음'이라 부르기 때문이라고 한다. 이 작은 천체들의 원반은 상당히 무거워서(지구 질량의 약 10배) 명왕성 크기와 비슷한 왜소 행성을 여러 개 만들 수 있다고 한다.

목성-토성의 공명으로 두 거대 얼음 행성이 외태양계 쪽으로 이동하면 해왕성의 궤도는 결국 행성 형성 이후 원반과 상호작용하게 된다고 한다. 그러면 이 원반은 사방으로 흩어진다. 수많은 미행성의 궤도는 심 각하게 교란되어 결국 이것들은 태양계에서 방출된다. 일부는 오픽-오 르트 구름으로 되돌아오고 나머지 얼마 안 되는 미행성들은 외 태양계를 향해 밀려나 제도 안정성이 큰 곳에 놓인다고 알려졌다. 이곳은 한때 거대 행성들이 최종 위치로 자리 잡았던 곳이다. 살아남은 미행성들을 지구 공전궤도면 즉 황도면에 대해 대로 많이 기울어진 궤도에 놓인다고 한다. 이것들이 이루는 영역은 도넛 모양으로 태양에서부터 30-60 시 거리에 펼쳐져 있고 훨씬 광대한 모양의 소행성대를 연상시킨다. 1943 년 아일랜드의 천문학자 케네스 에지워스는 무수한 작은 천체들이 행성들의 궤도 너머에 존재한다고 주장하는데 이 가설을 네덜란드계 미국 천문학자 제러드 카이퍼가 951년 다 시금 언급했다.

 

카이퍼 벨트는 명왕성과 2개의 다른 왜소 행성을 비롯해 크기가 100 km 이상인 천체들이 무수히 모인 집합소로 현 재 우주탐사선 뉴호라이즌스호가 탐사 중이다. NASA에서 보낸 이 탐사선은 2015년 명왕성을 근접비행 한 후 2019년 1월 일 더 작은 천체 근처를 통과하는데 이 천체는 2014년 허블 우주망원 경으로 발견되어 2014 MU69로 명명되었다. 태양으로부터 40 AU 이상 떨어진 이 천체는 지구에서 보낸 우주탐사선이 근접비행한 천체 중 가 장 멀리 있는 것이다. NASA는 이 천체의 정보를 공개한 후 울티마 툴레라는 별명을 붙이는데 이 이름은 기원전 4세기 고대 도시 포카이아의 선원 피테아스가 그레이트브리튼 섬에서 멀리 떨어진 땅, 알려진 세계의 경제 너머의 땅에 붙인 이름에서 유래한다고 했다.

 

지구에 생명체 출현

지구상에 생명체가 출현한 상황은 너무나 잘못 알려져 연대를 측정하는 것이 불가능할 정도이다. 하지만 전문가들은 이 과정에서 액체 상태의 물이 핵심 역할을 했다는 데에 이견이 없다. 우선 물은 가장 풍부한 원자 간의 화학 반응을 촉진하는 훌륭한 용매이다. 다음으로 물은 최초로 만들어진 유기 분자가 상호작용하고 유기체가 되도 록 도와주었다. 마지막으로 물은 이 생물 발생 이전의 새로운 분자들을 우주선과 자외선의 해로운 영향으로부터 보호했다고 한다. 그럼으로써 원시 대양은 세포막을 갖춘 최초의 원시세포처럼 복잡한 구조 물이 만들어지는 데 이상적인 조건을 제공한다.

여러 과정이 결합해 원시 지구 표면에 대양이 생겨난다. 엄청난 화 산 활동으로 지구 심층부에 포함된 물이 모조리 수증기 형태로 지표면에 올라온 까닭에 지구는 신속히 두꺼운 구름 막으로 뒤덮인다. 이렇 게 응축된 수증기가 지구 대기를 포화시키고 뒤이어 엄청난 폭우가 최 초의 대양을 가득 채우는데 이런 과정이 수백만 년 동안 계속된다. 물 은 우주로부터도 왔을 것이다. 후기 대폭격 시기에 지구로 떨어진 작 은 천체들이 모두 얼음 형태로 물을 가져온 것으로 생각한다. 늘어난 수량 속에는 생물 발생 이전 물질도 들어있었을 것이다. 2014년에서 2016년까지 추류모프-게라시멘코 혜성의 핵 주위를 돌던 유럽의 우주담사선 로제타가 수집한 데이터에 따 르면 태양계의 작은 천체들에 탄화된 거대분자가 풍부히 존재한다는 것을 알 수 있다고 한다.

 

무대의 배경이 완성되자 최초의 세포들이 나타나고 대양은 박테리아로 가득하다. 남세균집단이 연안 지대에서 급 속히 번식하며 연안 조간대에 자리 잡는다고 한다. 이 박테리아 군집은 대기 중에 풍부한 이산화탄소를 고정시켜 스트로마톨라이트를 만 든다. 지구의 고대 암석에 이런 해양 구조물의 화석(호주 북서부 필바라 (Pilbara) 지역에서 발견된 화석처럼)이 발견된 것은 지구상에 생명체가 출현 한 지 35억 년이 넘었음을 입증한다고 한다. 더 오래된 암석을 분석해도 비슷한 결과가 나오는 것을 보면 생명체는 지구 역사에서 상당히 일찍 등 장했음을 알 수 있다고 한다.이후의 진화 속도는 더할 나위 없이 느려서 생물 다양성은 30억 년 후에야 폭발한다고 한다.