지구는 생명체의 절반이 사라지는 대멸종을 여러 차례 겪었으며, 그중에서도 2억5천200만년 전 페름기를 끝내고 트라이아스기를 시작시킨 대멸종이 가장 참혹했던 것으로 꼽힌다. 불과 수천 년 사이에 육상 생물의 4분의 3이 멸종하고 바다에서는 약 95%가 멸종했다.

이런 대멸종은 지금의 시베리아에서 거대한 화산이 폭발하고 해저에서 엄청난 양의 메탄을 방출해 촉발된 것으로 제시됐지만 정확한 원인과 과정을 놓고 갑론을박이 이어지며 주요 논쟁거리가 돼왔다.

하지만 첨단 분석기법과 지구화학 모델을 이용해 대멸종 전 과정을 처음으로 명확하게 설명하는 연구 결과가 나와 멸종 원인을 둘러싼 논쟁에 종지부가 찍힐지 주목된다.

독일 킬(Kiel) 헬름홀츠해양연구소(GEOMAR)에 따르면 이 연구소 소속 안톤 아이젠하우어 교수가 이끄는 국제 연구팀은 지금까지 경시되던 완족류(brachiopods) 껍데기 화석을 분석한 연구 결과를 국제 학술지 '네이처 지구과학'(Nature Geoscience)을 통해 발표했다.

조개처럼 생긴 완족류는 약 5억년 전부터 지구에 존재해 왔다.

연구팀은 알프스 남부에서 발굴된 완족류 화석을 연구에 활용했는데, 이 화석들은 2억5천200만년 전 지금의 지중해에서 동남아를 거쳐 한반도까지 펼쳐져 있던 얕은 바다인 테티스(Tethys)해 대륙붕 바닥에 서식하던 것들로 껍데기에 대멸종 직전과 초기의 환경 상태가 기록돼 있다.

연구팀은 완족류 껍데기 화석에 남은 붕소(B)의 동위원소를 측정해 당시 바닷물의 pH(수소이온 농도) 변화를 추적했다. 바닷물의 pH는 대기 중 이산화탄소(CO₂) 농도와 밀접히 관련돼 있어 대기 상황까지 파악할 수 있었다.

연구팀은 대기 중 CO₂ 농도 변화뿐만 아니라 당시 화산 활동까지도 분명하게 추적할 수 있었는데, 이런 자료를 토대로 대멸종 원인으로 제시돼온 메탄 하이드레이트의 용해는 가능성이 희박한 것으로 분석했다.

연구팀은 또 붕소와 탄소 관련 자료를 지구화학 컴퓨터 모델에 입력해 당시 대멸종 상황을 실험했다.

그 결과, 거대한 화산 폭발로 CO₂가 대기로 유입되면서 바닷물 산성화와 수온 상승으로 이미 치명적 상태가 됐으며, 대멸종 초기 해양 석회화 생물의 멸종으로 이어진 것으로 나타났다. 육지에서도 CO₂ 증가에 따른 온실효과로 기온이 상승하면서 화학적 풍화 작용이 증가한 것으로 밝혀졌다. .

또 수천 년에 걸쳐 강과 해변을 통해 바다로 흘러드는 영양분이 늘어나면서 부영양화가 진행돼 바닷물의 용존산소량이 크게 줄고 전체적인 기본순환 과정이 바뀌는 결과로 이어진 것으로 나타났다.

연구팀은 서로 연결된 생명체 유지 순환과 과정이 도미노처럼 붕괴하면서 페름기 말기의 참혹한 결과를 가져온 것으로 분석했다.

이번 연구는 유럽연합(EU) 연구비 지원을 받아 이뤄지고 있는 '완족류를 지구 해양환경의 예민한 추적자로 삼는'(BASE-LiNE Earth) 프로젝트의 하나로 진행됐다.

아이젠하우어 교수는 이와 관련, "이런 새로운 기법이 없었다면 2억5천만여년 전의 환경 상황을 이번 연구와 같은 수준으로 복원하는 것이 어려웠을 것"이라고 했다.

국제팀  press@jeonpa.co.kr

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