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판구조론은 언제 시작됐나, 납 흔적이 가리킨 27억 년 전

암석 1,200여 개를 분석했더니 약 27억 년 전을 기점으로 사라지는 납 동위원소 흔적이 나왔습니다. 판구조론이 '켜진' 시점의 단서로 보입니다.

Ancient layered rock outcrop in the Australian outback, the kind of old crust geologists sample to trace Earth's early history.
이미지: Gizmodo

판구조론은 언제 시작됐을까요. 호주 커틴대 연구진이 납 동위원소라는 '화학적 지문'에서 단서를 찾았습니다. 이 지문은 오래된 암석에서는 꾸준히 나타나다가 약 27억 년 전을 지나면 갑자기 사라집니다.

연구진은 약 40억 년에 걸친 지구 역사를 담은 암석 1,200여 개를 조사했습니다. 시료의 약 70%는 호주산이고 나머지는 세계 각지에서 왔습니다. 결과는 학술지 Proceedings of the Royal Society A에 실렸습니다. 이 납 동위원소 흔적은 27억 6천만~26억 3천만 년보다 오래된 암석에서는 일관되게 나왔지만, 그보다 젊은 암석에서는 나타나지 않았습니다.

시작 시점을 알아내기 어려운 이유

주저자인 야네 리프만 연구원에 따르면 판구조론은 스스로 증거를 지워 버립니다. 판이 충돌하면 오래된 지각이 맨틀로 가라앉고, 솟아오른 지각은 침식됩니다. 그래도 일부 오래된 암석은 장석과 황화물 같은 광물 속에 화학적 흔적을 수십억 년 간직합니다. 오래된 지각이 새 지각의 재료가 되면서 '지워지지 않는 화학적 흔적'을 남기기 때문입니다.

지문이 사라졌다는 것은 무슨 뜻일까

이 흔적은 약 40억 년 전에 만들어진 아주 오래된 지각에서 온 것입니다. 당시 지구의 지각 운동은 정체돼 있었고, 같은 물질이 녹고 다시 녹으며 초기 대륙의 화강암질 암석을 만들었을 가능성이 큽니다. 흔적이 사라졌다는 것은 지각이 만들어지고 변형되는 방식이 근본적으로 바뀌었다는 뜻입니다.

커틴대 지질학자 크리스 커크랜드는 현대 지구를 움직이는 '지각 변동의 엔진'이 켜진 시기를 보여 주는 지금까지 가장 분명한 지질학적 증거라고 말했습니다. 다만 무엇이 바뀐 것인지, 정체된 상태에서 오늘날의 활발한 판구조로 어떻게 넘어갔는지는 아직 알려지지 않았습니다.

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