메시에 32와 눈덩이 지구

안드로메다로 뛰어든 메시에 32

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국부은하군이 아주 조촐한 규모라 해도 구성원 중 가장 무거운 은하인 메시에 31, 즉 안드로메다 대성운에 충돌 흔적이 적은 것은 아니라 한다. 그중 한 번의 충돌은 국부은하군의 파란만 장한 역사에서 상당히 늦게 발생하는데 바로 메시에 31의 동반 은하 중 하나가 메시에 31에 직진 충돌한 사건이다. 이 은하는 프랑스 천문 학자 기용 르장티가 1749년 발견한 밀집 타원은하라고 한다. 오늘날 '메시에 32란 이름으로 알려진 이 은하의 총질량은 메시에31의 질량보다 아주 적다고 한다.

매시에 32가 무거운 동반자의 중력장으로 뛰어든 사건에 대해 여 러 그룹의 천체물리학자들이 이론모형을 세우는데 이 모형을 통해 안드로메다 대성운의 복잡한 외형을 이해할 수 있으리라 생각하고 있었다고 한다. 2006년 남아프리카의 천체물리학자 데이비드 블록과 동료들은 충격을 동반한 메시에 32의 돌진에 관한 디지털 시뮬레이션 결과를 발표하는데 이 충돌 사건은 메시에 31 중심부에서 몇천 광년 떨어진 곳에서 2억 1천만 년 전에 발생했다고 한다. 이때 충격으로 인 해 고리 모양의 밀도파 2개가 생성되어 안드로메다 원반 바깥쪽으로 퍼져나갔는데 이때 안드로메다 원반은 우리은하의 원반처럼 이미 나 선팔을 가지고 있었을 것으로 추정된다고 한다. 또 블록과 동료들은 발사체 은하인 메시에 32가 충돌 과정에서 거느리던 별과 암흑물질의 절반 그리고 지니고 있던 가스 전부를 버렸으리라 추측했다. 돌진 후 메시에 32는 구형으로 축소되어 왜소 밀집 은하의 형태로만 남아있다고 한다.

 

좀 더 최근인 2014년 미국의 천체물리학자 매리언 디에릭스와 동료 2명은 메시에 31-메시에 32 상호작용에 관한 최초의 논리 모형을 발표한다. 이 모형은 두 은하의 위치, 속도, 외형에 관해 알고 있는 모든 것을 재현하기에 적합하다고 한다. 그런데 이 디지털 모형은 사건에 관해 전혀 다른 이야기를 한다. 첫째, 메시에 32의 돌진은 8억 년 전에 일어났으며 둘째, 사건 장소는 안드로메다의 변방인데 메시에32가 중심부를 향해 직진하고자 했으나 다른 동반 은하들에 의해 방향 이 빗나갔을 것이라고 한다. 셋째, 3인의 모형 제안자들이 추정한 바로는 메시에 32의 충돌 때문에 안드로메다 대성운에 전에 없던 나선 구 조가 생겼으며 이 구조는 수면에 던진 돌이 만들어내는 파형과 비슷하다고 한다. 마지막으로 이 과학자들은 메시에 32가 충돌 이전에 이미 왜소 밀 집 은하이고 그 외형이 안드로메다 대성운 원반을 통과한 결과 만들어진 것은 아니라고 했다.

 

눈덩이 지구

지구의 반사면(구름, 빙모)은 입사되는 태양 복사 일부를 우주로 보내고(이것을 알베도 또는 반사도라 함) 나머지 복사는 짙은 색을 땐 지 역(대양, 대륙)에 흡수된다고 한다. 이렇게 데워진 거대한 면적은 우주를 향해 열복사를 방출하는데 이것은 특히 적외선으로 나타난다. 그런데 지구 대기에는 태양광선은 투과하나 적외선은 투과하지 않는 몇 가지 기체 (수증기, 이산화탄소, 메탄)가 있다고 한다. 이때 대기는 지구를 우주공간으로부터 격리시킨다고 한다. 이것은 온실이 식물을 주위 공기로부터 격리하는 방식과 같으며 여기서 '온실효과’라는 표현이 나왔다. 그런데 이 이미지는 부적절하다. 적외선 복사 이상으로 온실의 유리는 내부와 외부 간의 대 류에 의한 열 교환을 차단하기 때문에 ‘복사 강제력'이라는 용어를 사용하는 것이 더 정확할 것이라 한다.

온실효과가 없다면 지표면의 평균 기온은 섭씨 20도 이하로 내려 갈 것이다. 지구는 얼음으로 덮일 것이고 그로 인해 알베도가 높아지면 평균 기온은 영하 50도 이하로 떨어질 것이라 한다. 산소 대폭발은 대기 총 메탄을 소멸시키고 메타이 가져온 온실효과를 없앰으로써 20억 년 전 지구의 가장 심각한 최초의 냉각기였던 휴로니안 빙하기를 초래한다고 한다. 이산화탄소의 비용 감소로 인해 최근 10억 년 동안 비슷한 2개의 빙하기 즉 스타티안 빙하기와 마리노안 빙하기가 나타 난다고 한다. 모든 것은 8억 년 전 시작되는데 이때 판의 지각변동에 따라 아 주 오래전 생성되었던 초대륙 로디나(또는 로디니아)가 열대 지방을 따라 분리되기 시작한다. 그 결과 2가지 사건이 발생했다. 첫째, 화산 활동 이 재개되어 현무암 지층을 널리 퍼뜨리고 둘째, 대양과 해협이 열린 다. 대륙 근처에 새로 생겨난 아주 습한 기후로 인해 더 많은 강수가 발생한다. 이러한 강수로 인해 토양 즉 현무암질 지표면의 침식이 가 속된다. 이 현무암질 표면은 물의 영향으로 점점 깎이다가 이산화탄소를 탄화된 퇴적층 형태로 가둔다.

 

이후 이산화탄소 비율이 감소하면서 온실효과가 줄어들고 그로 인 해 빙모가 확장된 후 지구는 전체적으로 냉각된다. 알베도는 상승하고 태양 에너지의 도단분이 줄어들어 마침내 지구는 얼음으로 뒤덮인다고 한다.

눈덩이 지구에 관한 이 2개의 새로운 냉각기가 펼쳐지면 생물 종의 상당수가 사라진다고 한다. 화산 활동이 재개되어 상당량의 이산화탄소가 방출되고 그 결과 온실효과가 다시 작동해 지구 전체의 빙하기가 종료되면 이 냉각기는 막을 내린다고 한다.