운석 이야기 - 1
| 소행성의 충돌은 일상적인 관점에서 볼 때 심각한 자연재해로 인식되지는 않는다. 그러나 지구상에서 일어나는 어떠한 물리적 자연재해도 소행성의 충돌만큼 대재앙을 일으키지 않는다. 비록 거대한 운석이 지구와 충돌할 확률은 매우 미미하지만, 충돌할 경우 그 결과는 상상을 초월하는 재앙이 될 것이며 대규모의 충돌은 지구 전체를 궤멸시킬 것이다. 바로 이와 같은 실제의 예가 백악기말에 일어난 공룡을 비롯한 많은 생명체를 멸종시킨 대형 운석의 충돌이다. 비록 우리나라에서 이와 같은 운석 충돌의 현장을 직접 볼 수는 없지만, 세계 도처에서 크고 작은 운석의 충돌 사례들이 보고되어 있다. 최근에 발간된 \'Natural Hazards and Disasters(D. Hyndman과 David Hyndman 공저)\'에는 운석과 관련된 여러 가지 다양한 사례가 소개되어 있는데, 이 중 우리들에게 흥미로운 몇 가지 내용을 소개하여 본다.
이 크레이터는 아리조나의 Flagstaff에서 65km 떨어져 있는 전형적인 열린형의 크레이터로써, 일반인들에게도 잘 알려져 있다. 이 크레이터는 1.2km의 직경과 180m의 깊이를 갖는 소형 크레이터이지만, 원형의 형상과 외곽 융기부가 잘 발달되어 있다. 이처럼 크레이터의 형태가 잘 보존된 것은 생성된 지 불과 50,000년밖에 안되었기 때문이다. 이 크레이터에 충돌된 운석은 직경 약 60m의 철질운석이었다. 이 운석은 초속 15km로 충돌하였으며, 이 때의 폭발력은 TNT 20톤 정도로, 인류가 보유하고 있는 핵폭탄 중 가장 큰 것의 위력에 해당한다. 운석이 충돌된 암석은 Coconino사암으로, 갑작스러운 충격에 의해 깨짐현상을 보이는 shocked quartz과 용융된 규산질유리인 lechatelierite 등의 충격현상이 잘 나타난다. 한 목동이 1886년에 이 철질운석의 파편을 발견하였으며, 1891년에는 탐사자들에 의해 더 많은 파편이 발견되었다. 이 중 한 파편은 필라델피아의 광물판매상에게 넘겨져 철질운석으로 판명되었다. 이 판매상은 발견된 장소에 대한 탐사를 펼쳐 많은 철질운석 파편을 추가로 발견하였다. 그러나 불행하게도, 당시는 운석충돌에 의한 크레이터에 대한 인식이 없었을 때였다. 당시에 유명한 지질학자였던 미국지질조사소의 책임지질학인 G.K. Gilbert조차도 운석충돌에 의한 크레이터를 화산분화구나 석회암함몰지로 잘못 해석하였었다. 철광석에 관심을 가지고 있었던 광산기술자인 Daniel Barringer는 1903년에 이 지역의 광권을 구입하여 많은 시추를 통해 본격적인 탐사활동을 벌였다. 그는 크레이터 외곽융기부 밑의 암설과 크레이터 중심부에서 걷어낸 자갈들로부터 운석파편들을 찾아내었다. 배링거는 탐사결과를 바탕으로 이 크레이터가 운석에 의해 만들어졌음을 밝히는 학술논문을 발표하였다. 그러나 그의 주장에 동의하는 학자들은 거의 없었다. 몇 년이 지난 후, 이 크레이터를 각각 따로 방문한 두 명의 천문학자들은 이 크레이터가 운석충돌에 의해 만들어진 것으로 결론지었다. 그러나 이 크레이터의 크기와 운석의 충돌속도를 고려할 때, 떨어진 운석은 기화하였거나 모두 분해되었을 것으로 판단하였다. 이 크레이터의 기원에 대한 논란은 당시 대학원생이었던 Eugene Shoemaker가 이 크레이터와 주변 암석들에 대한 정밀한 조사를 실시하여, 충격에 의한 용융으로부터 기원한 운석기원의 방울구조가 들어 있는 유리질 물질과 초고압광물인 coesite 및 stishovite를 발견함으로써 운석충돌에 의한 것으로 최종 결론이 내려졌다. Stishovite가 형성되기 위해서는 초고압뿐만이 아니라 섭씨 750도 이상의 초고온이 필요하다.
다른 재해들과 마찬가지로, 크기가 작은 운석들의 충돌은 비교적 흔한 현상이나, 거대 소행성이 충돌하는 경우는 드물다. 평균적으로, 직경 6m의 충돌체(석질운석이나 빙질 석질의 혜성)가 지구와 충돌하는 일은 매년 한 번 꼴로 일어나며, 직경 200m의 충돌체가 지구와 충돌하는 일은 평균 10,000년에 한 번 꼴로 일어난다. 지구 옆을 지나가는 직경이 1km 이상인 소행성은 1,500 개 정도에 불과한 것으로 알려져 있으며, 이 중 가장 큰 것은 직경이 41km이다. 이들 소행성들은 지구궤도를 매우 긴 시간 간격으로 지나간다. 따라서 이들이 지구와 충돌할 확률은 다행히도 극히 적다. 일부 소행성의 궤도는 주변 행성의 중력에 의해 가끔씩 변화한다. 수없이 많은 작은 크기의 소행성들이 지구궤도를 통과해 간다. 우리들의 지구가 우주에서 발사되는 탄환에 의해 언제 명중될지를 전혀 예측할 수 없는 우주사격장 안에서 우리는 살고 있는 셈이다. 우리가 할 수 있는 일은 단지 확률만을 추산하는 것이다. 지구는 우주에서 떠도는 소행성들을 끊임없이 제거시키고 있다. 따라서 소행성의 수는 시간이 가면서 점차 줄어들고 있다. 그러나 소행성대에서 일어나는 소행성간의 충돌에 의해 새로운 소행성이 만들어지며, 이들 중 일부는 지구궤도를 통과하게 된다. 소행성뿐만이 아니라 태양계 밖의 운행궤도를 가지고 있는 얼음과 암석으로 이루어진 혜성 또한 우리들에게는 위험한 존재이다. 그러나 혜성은 이들이 태양이나 지구에 접근할 때에 지구에서 관측이 가능하다. 지구와 달에 충돌하는 우주물체의 10 내지 12%가 혜성기원의 물질이다. 혜성우(comet shower)가 2천6백만 년 내지 3천2백만 년의 주기로 발생함을 지시하여 주는 몇몇 증거가 제시된 바 있으며, 이 주기는 지구역사를 통한 생물의 대규모 멸종 주기와 일치한다. 그러나 일부 학자들은 이 주장에 대해 동의하지 않고 있다. 비록 우주물체가 지구와 충돌하는 횟수가 약 35억 년 전에 줄어들었다고는 하나, 5억 년 전 이후에 충돌회수가 이전의 높은 비율로 다시 증가하였음이 달의 토양에서 추출된 유리질 구상체에 대한 최근의 연구에 의해 제시되었다. 은하계 내에서의 여러 우주물체들의 상호 운행관계에 대한 이론적 계산과 충돌 크레이터의 나이를 바탕으로 추산된 대규모 충돌의 주기는 평균 3천3백만 년인 것으로 나타났다. 이는 속(屬)규모의 생물멸종이 일어나는 주기로 제시된 2천6백만 년 및 3천백만 년과 유사하다. |