대양(大洋)이 동물들이 숨 쉬는 산소의 근원? [과학it슈]

[시선뉴스 이호] 지구는 엄청나게 적은 확률로 생물체가 살아가기 적합한 대기를 갖고 있는 행성이다. 특히 풍부한 산소로 인해 동물들이 호흡을 하며 살아갈 수 있는데 이처럼 동물이 호흡하는 분자 형태의 산소(O₂)의 근원지가 대양(大洋)이라는 연구 결과가 나왔다. 

산소는 지구의 대기와 대양에 풍부하게 존재한다. 46억년의 지구 역사에서 늘 산소가 존재했던 것은 아니다. 

고대 암석을 분석한 결과 약 25억~23억 년 전에 광합성을 하는 물속의 박테리아가 햇빛을 이용해 이산화탄소와 물로부터 당을 만들고 부산물로 산소를 방출한 '대산화사건(GOE·Great Oxidation Event)'이 발생하면서 지구 대기에 산소가 집적되기 시작한 것으로 알려졌다. 

웨스턴오스트레일리아주 바다의 스트로마톨라이트 (ASU 아리엘 안바르 제공)

또한 고대의 얕은 바다에는 GOE 이전에도 적은 양의 산소가 존재했었다는 연구결과도 존재했다. 그러나 더 깊은 바다에는 훨씬 더 광범위하게 산소화가 진행됐다는 증거가 학계에 제시되었다. 지구 산소의 근원지가 바로 대양이라는 것이다. 

미국 애리조나주립대학(ASU) 지구·우주탐사 대학원 박사과정의 채들린 오스트랜더를 필두로 하고 있는 연구팀은 호주 서부 웨스턴오스트레일리아주 '맥레 셰일 산'에서 25억년 된 해양 퇴적암인 셰일(shale) 샘플을 채취해 분석한 결과를 국제학술지 '네이처 지구과학(Nature Geoscience)' 최신호에 실었다.

연구팀은 셰일이 고대 바다의 해저에서 침전물이 쌓여 굳어졌기 때문에 생성 당시의 바다의 특징을 그대로 간직하고 있을 것이라 여겼다. 연구팀은 셰일 샘플을 녹여 주요 성분을 분리한 뒤 질량분석기로 동위원소 구성을 측정하였는데 셰일에서는 처음으로 탈륨(Thallium)과 모릴브데넘(Molybdenum) 동위원소가 동시측정되었다. 

이는 당시 고대 바다의 광범위한 해저에 산화망가니즈 광물이 묻히고 있었다는 것을 나타내는 것으로 산소가 있어야만 가능한 현상이다. 따라서 이 연구 결과는 GOE 이전 O₂의 집적이 대양 표면뿐만 아니라 훨씬 더 넓고 깊은 해저에서도 이뤄졌을 가능성이 있음을 암시한다. 

오스트랜더 연구원은 “지구 산소화의 시작점을 다시 생각하게 만드는 것이다. 많은 증거가 약 25억 년 전 GEO 이후 지구 대기에 O₂가 집적되기 시작됐음을 나타내고 있지만, 지구의 초기 산소화는 대양에 뿌리를 두고 있음이 명백해졌다”며 연구 결과를 강조했다.

또한 “우리 분석자료에 따르면 O₂가 대기에 집적되기 훨씬 전에 대양에 상당한 수준으로 쌓였을 수 있다”있다며 대양이 지구 산소의 근원임을 피력했다.