‘페름기 대멸종’은 극단적 온난화 때문 (2억5천만년전 고생대말 지구)

 

페름기(공룡 이전의 시대)

 

지구상 동식물 가운데 약 95%가 멸종한 ‘페름기말 대멸종’ 사건의 원인은 해수 표면 온도가 40℃ 이상으로 올라간 극단적인 온난화에 있었던 것으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리와 라이브사이언스 닷컴이 18일 최신 연구를 인용 보도했다.

약 2억5000만년 전 페름기 말에 일어난 대멸종 사건을 연구해 온 국제연구진은 페름기 다음인 초기 트라이아스기에 무려 500만년이나 새로운 종이 나타나지 않는 ‘생명의 사각지대’가 지속된 것은 극단적인 고온 때문이었던 것으로 나타났다고 사이언스지에 발표했다.

일반적으로 대멸종 사건 후에는 수만년간 새로운 종이 나타나지 않는 ‘생명의 사각지대’(Dead Zone)가 따르지만 페름기말 대멸종 이후에는 500만년 동안이나 이런 시기가 계속됐다는 사실이 학자들을 당혹케 하고 있다. 연구진은 대멸종 직전과 직후인 2억5300만 전부터 2억4500만년 전 사이의 코노돈트(해양동물의 부분화석) 1만5000개에 들어 있는 산소 동위원소를 분석한 결과 당시 열대 지역에서 육지의 온도가 50~60℃, 해수 표면온도는 40%나 되는 것으로 나타났다고 밝혔다. 식물의 광합성은 35℃부터 멈추기 시작하며 40℃가 넘으면 식물들은 죽기 시작한다.

기후 모델 연구가들은 지금까지 해수 표면 온도가 30℃를 넘지는 못할 것으로 생각해 왔다. 연구진은 페름기말의 식물 화석이나 석탄층이 거의 남아있지 않은 것으로 미뤄 대멸종 후 열대 지역은 매우 습하면서도 아무것도 자라지 않는 기이한 세상이었을 것으로 추정했다. 육지에는 덤불과 양치류뿐, 숲이 자라지 않고 바다에는 물고기나 해양 파충류도 없고 조개류만 있었을 뿐이며 육지 동물은 아예 존재하지 못하고 오직 남북극 지역만 화덕 같은 더위를 피할 수 있는 피난지였을 것이라고 연구진은 추측했다.

대멸종 이전의 지구는 원시 파충류와 양서류, 산호와 바다나리 같은 해양생물을 비롯, 다양한 동식물로 가득찬 세상이었는데 탄소 순환이 붕괴하면서 모든 것이 사라져 버린 것이다. 정상적인 상황에서라면 식물이 이산화탄소를 흡수해 기온을 조절했겠지만 식물이 없는 상황에서는 이산화탄소 농도가 올라가기만 해 기온이 계속 상승하게 된다.

연구진은 페름기 대멸종의 주요인이 오늘날의 시베리아 지역에서 일어난 화산 폭발이었을 것으로 추측한다. 이들은 이 화산 폭발로 700만㎢의 용암이 흘러나왔을 것이며 여기서 나온 가스가 오존층을 파괴해 기온이 걷잡을 수 없이 올라갔을 것으로 추정했다. 고대 기온 분야에서 역대 최고로 상세한 이 연구는 중국 과학재단의 연구비 지원을 받아 중국 지질대학과 영국 리즈대학, 독일 에어랑엔-뉘른부르크대학의 공동작업으로 20년에 걸쳐 이루어졌다.

 

페름기 : 약 2억 4,500만 년 전 2억 8,600만 년 전까지의 지질시대.

6개의 기로 구성되는 고생대의 마지막 기이다. 페름기는 고생대의 석탄기 이후 및 중생대의 트라이아스기 이전이다. 페름기는 전기 페름세(2억 5,800만~2억 8,600만 년 전)와 후기 페름세(2억 4,500만~2억 5,800만 년 전)로 나누어진다 (→ 색인 : 고지리학). 페름기 동안 형성된 암석들은 페름계(系)를 구성한다. 이 명칭은 1841년 영국의 초기 지질학자인 로더릭 Ⅰ. 머치슨이 러시아 연방 우랄의 페름 지역의 이름을 따서 명명했으며, 이 지역 암석은 페름계의 표식층이 되었다. 페름계 암석의 특징은 붉은색을 띠는 육성층과 증발잔류암(산성환경에서 연속적인 화학적 침전에 의해 형성되는 암염 퇴적암)이 풍부하게 나타나는 것이다.

지각 판의 대규모 이동은 이전의 석탄기부터 페름기까지 계속해서 일어났다. 페름기 동안 북반구에는 오늘날의 북아메리카·그린란드·유럽·아시아로 구성된 로라시아 대륙이 존재했는데, 페름기 중기에 이 대륙은 남반구의 곤드와나 대륙(지금의 남아메리카·아프리카·인도·오스트레일리아·남극대륙)에 연결되어 하나의 거대한 초대륙을 형성했다 (→ 색인 : 판게아). 이 초대륙을 판게아 라고 하는데, 이는 북극에서부터 남극까지 단절되지 않고 연속되어 있으며 모든 기후대에 걸쳐 존재했다. 석탄기에 시작되어 페름기까지 계속된 광범위한 빙하작용은 주로 당시의 남극 주변에 위치했던 곤드와나 대륙 남부에서 일어났다. 반면 뜨겁고 건조한 기후는 판게아의 도처에서 우세하게 나타났으며, 후기 페름기에는 사막들이 초대륙 내의 일부 열대와 아열대 지역으로 확산되어 나타났다. 로라시아와 곤드와나는 동쪽 끝부분에서 테티스 해에 의해 분리된 상태로 존재했으며, 나머지 지표면은 판달라사(Panthalassa)라고 하는 거대한 대양으로 이루어져 있었다. 이들 대륙간의 충돌에 의한 판게아의 형성과 연관된 조산운동은 페름기까지 계속되었으며, 이때 일어난 조산운동은 북아메리카의 애팔래치아 산맥 및 유럽과 아시아의 헤르시니아 산맥을 형성했다.

유럽 동부에서는 안정한 러시아 대지가 동쪽에서 심해 골짜기인 우랄 지향사와 접해 있었으며, 우랄 지향사는 시베리아 서부의 앙가라 지역이 로라시아 동부와 충돌할 때 압축·습곡되고 융기되어 우랄 산맥을 형성했다. 유럽 서부에서는 적색 사암, 역암, 셰일, 백운석질 석회암, 증발잔류암 등과 같은 대륙분지와 폐쇄분지의 퇴적물이 우세했다. 페름기 퇴적층은 북아메리카에 넓게 분포되어 있는데, 특히 텍사스·뉴멕시코·네바다·유타에서는 해성층과 육성층이 두껍게 쌓여 있다. 북아메리카의 페름기 퇴적층은 주로 사암·셰일·석회암·증발잔류암으로 구성되어 있다. 또한 테티스 해의 천해 및 심해 환경에서도 석회암, 사암, 셰일, 처트, 현무암질 베개용암 등으로 구성된 퇴적층이 형성되었다. 곤드와나 대륙에 나타나는 퇴적층도 비슷한 특성을 보이는데, 이곳의 퇴적층은 사암·셰일·석탄 등과 함께 표석점토암(표석점토가 고화되어 형성된 단단한 퇴적암) 및 빙하가 녹은 물에 의해 퇴적된 퇴적암을 포함하고 있다. 이러한 암석 층서는 페름기 동안 전세계적인 기후가 온난기와 한랭기를 반복하면서 점차 온화해졌음을 나타낸다. 판게아에 나타나는 후기 페름기의 퇴적층은 특징적으로 사구(砂丘)·증발잔류암·적색층(적색을 띠는 사암 및 셰일) 등을 포함하고 있는데, 이는 후기 페름기에 사막화가 시작되었음을 보여준다.

페름기에 형성된 경제적으로 중요한 광상은 증발잔류광물(암염·칼리암염·석고 등)· 석탄· 석유·구리광석 등으로 구성되어 있다. 암염과 칼륨 광물을 포함하는 중요한 증발잔류암층은 미국 서부와 러시아·폴란드·네덜란드·덴마크·영국 등지에서 발견된다. 페름기에 생성된 중요한 석탄은 시베리아 북부와 중국, 한국, 인도, 오스트레일리아, 아프리카 남부 등지에서 발견된다. 서부 텍사스, 오클라호마, 뉴멕시코 등의 미국 남서부와 러시아에 나타나는 페름기 암석은 상당량의 석유와 천연 가스를 함유하고 있다.

연속적인 동물군으로 나타나는 화석기록들은 생물체들이 이전의 석탄기로부터 페름기로 넘어가면서 계속 진화했음을 나타낸다. 완족류·암모노이드류·태형류·이매패류·유공충 등이 주를 이루었던 해양 무척추동물들은 페름기 동안 각각 몇 개의 계열을 따라 진화했다. 암모노이드류와 푸술리니드 유공충은 빠른 속도로 진화해 페름기의 지질시대 결정에 매우 유용하게 이용된다. 페름기 동안에는 해양 및 담수어류와 함께 양서류도 번성했으며, 척추동물 중 파충류는 고두류(固頭類)·반룡류(盤龍類)·수궁류(獸弓類：포유상 파충류)의 확실한 3종류의 군으로 진화했다. 육상식물로는 석탄기의 양치류와 종자 양치류가 구과식물로 진화했으며, 건조하고 배수가 잘되는 육지조건에 잘 적응했다. 곤드와나 대륙에서는 급격한 변화와 함께 남반구의 추운 기후에 적응한 양치류인 글로솝테리스속(一屬 Glossopteris) 식물군이 광범위하게 발달했다. 페름기 말기로 가면서 많은 종류의 생물들은 대규모로 멸종하게 된다. 곤드와나 대륙의 글로솝테리스속 식물군은 멸종되었으나, 북반구의 구과식물군은 트라이아스기까지 생존했다. 많은 동물군들이 페름기 말기에 멸종했는데, 삼엽충과 푸줄리니드 유공충은 멸종했고, 완족류·암모노이드류·태형류 등도 상당히 감소했다. 페름기 말기에 이러한 대규모 멸종을 일으킨 사건들에 관해서는 여전히 불확실한 점들이 많이 남아 있다(→ 색인 : 대량절멸).