[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 1부

“ 탈기(액체에 녹아 있는 기체가 빠져나가는 것)는 완전히 이루어지지 않았다. 지금도 여전히 대양보다 맨틀에 더 많은 물이 들어 있기 때문이다. 게다가 맨틀에서 지표면으로 향하는 물의 이동은 일방통행이 아니었다. 어린 지구의 뜨거운 맨틀에는 오늘날의 맨틀보다 물이 더 적었을 것이며, 따라서 원시 대양이 지금의 대양보다 훨씬 더 컸을 것이라고 믿을 만한 이유가 있다. ”

“ What can we learn from these ancient minerals? First, zircons don’t form in all igneous rocks; most occur in silica-rich crust, with compositions along the chemical road to granites. ”

“ 지각은 어떻게 형성되었을까? 이 질문에 답하려면 앞서 했던 말로 돌아가야 한다. 광물마다 녹거나 결정이 되는 온도가 서로 다르다는 것 말이다. 지구가 형성된 지 수백만 년이 흐르는 동안, 뜨거운 맨틀에서 녹은 물질이 표면으로 솟아올라 넓게 퍼지면서, 행성과학자들이 마그마 바다magma ocean라고 부르는 것을 이루었다. […] 열이 대기로 빠져나감에 따라서, 마그마 바다는 곧 식어서 대체로 현무암으로 이루어진 드넓은 원시 지각을 형성했다. 그리고 이 지각이 두꺼워지고 바닥 쪽이 녹기 시작하면서, 화강암과 대체로 비슷한 이산화규소가 풍부한 암석이 형성되기 시작했다. 최초의 대륙 지각이었다. 초기 지각 진화는 지르콘zircon이라는 아주 작은 광물 알갱이에 기록되어 보존되어 있다. 지르콘 광물, 즉 규산염지르콘ZrSiO₄은 녹은 마그마가 굳어서 이산화규소가 풍부한 화성암이 될 때 형성된다. ”

“ 모래알의 주성분은 실리카silica이다. 이산화규소silicon dioxide나 석영으로 알려져 있다. 더 좋은 표현이 있으면 좋겠지만, 유리는 녹인 모래라고 할 수 있다. 그러므로 실리카는 유리의 기본 요소가 된다. 유리는 종류에 따라 실리카 함량이 매우 다른데, 물컵이나 유리창에 들어가는 유리는 통상적으로 약 70퍼센트의 실리카를 포함한다. 흑요석은 65퍼센트, 텍타이트는 80퍼센트이다. 반면에 리비아사막유리의 실리카 함량은 놀랍게도 98퍼센트이다. 리비아사막유리는 자연에서 발생한 유리 중에서 가장 높은 순도를 지니며, 인간이 만들어낸 그 어떤 유리보다 더 순수하다. 적어도 지금은 그렇다. ”

“ 지르콘은 지질학자들이 눈여겨볼 만치 놀라운 특성을 하나 지니고 있다. 결정이 될 때 지르콘 구조 속에 우라늄이 조금 섞여 들어가곤 한다. 납은 들어가지 못한다. 납 이온은 너무 커서 자라는 결정 속에 끼워지지 않기 때문이다. 이 점이 왜 중요하냐고? 몇몇 우라늄 이온은 방사성을 띤다. 우라늄-235와 우라늄-238은 붕괴하여 각각 납-207과 납-206이 된다. 그리고 이 붕괴 속도는 실험실에서 측정할 수 있다. 우라늄-238은 반감기가 44억 7,000만 년이다. 즉 처음에 있던 우라늄-238의 절반이 납-206으로 바뀌는 데 그만한 시간이 걸린다는 뜻이다. 한편 우라늄-235는 반감기가 7억 1,000만 년이다. 생성될 때 지르콘 안에는 어떤 납도 들어가지 않았으므로, 오늘날 우리가 지르콘 안에서 보는 납은 우라늄의 방사성 붕괴를 통해 생성된 것이 틀림없다. 따라서 지르콘에 든 우라늄과 납을 정밀하게 측정하면, 시계를 얻게 된다. 지구의 깊은 역사를 재는 데 쓸 최고의 정밀 시계다. ”

“ 시간 여행자인 사람은 그 원시 지구에서 오래 버티지 못할 것이다. 따라서 몇몇 친숙한 특징들을 지니고 있긴 해도, 그 세계는 아직 우리의 지구가 아니었다. 거대한 대륙, 들이마실 수 있는 공기 – 그리고 생명 – 가 있는 우리가 아는 세계는 아직 오지 않은 상태였다. ”

“ 저명한 저자 존 맥피John McPhee는 지구의 복잡 미묘한 양상을 탐사한 결과를 이렇게 요약했다. "어떤 이유로 이 모든 내용을 한 문장에 담아야 한다면, 나는 이 문장을 고르련다. '에베레스트산의 정산은 해양 석회암이다.'" 해발 8,000미터가 넘는 에베레스트산에는 조개껍데기 화석들이 있고, 원래 수평으로 쌓여 있던 플래티런스는 현재 거의 수직으로 서 있으며, 후지산은 혼슈의 논밭 위로 높이 솟아 있다. 이런 여러 특징들은 지표면이 역동적임을, 끊임없이 변화하는 지질, 지형, 기후의 만화경임을 말해준다. 이 관점은 현재 널리 받아들여져 있지만, 정착되기까지 오랜 시간이 걸렸다. ”

“ 세상을 이런 프리즘으로 보는 것을 딥타임deep time이라고 하는데, 꽤 유익한 훈련이다. 특히 우리가 사용하는 물질들에 얽힌 이야기가 그 물질들을 땅에서 꺼내어 공장에서 조합할 때 비로소 시작된다고 믿는 사람들에게는 더더욱 그렇다. 그레이트글랜단층을 통과하여 모번 반도Morvern peninsula로 들어가서 로칼린에 이르는 종반전에 들어섰을 때, 나는 딥타임을 통해 과거로 여행을 떠나는 셈이었다. 전혀 그럴듯하게 들리지 않겠지만, 강풍이 불어대는 황량한 풍경의 언덕과 호수는 과거에 열대 바다의 어귀가 있던 자리였다. 석영 같은 모래가 반짝거리는 하얀 해변이 철썩거리는 파도를 맞이하고, 따뜻한 물속에서 미생물을 먹고 사는 바닷조개와 갑각류가 꼼지락거리고 있었을 테다. 수천만 년 동안 바다는 산을 갈아내고 거르면서 순도가 높은 모래알을 만들어냈다. 그러다가 갑자기 6000만 년 전 엄청난 화산폭발로 인해 이 낙원의 광경이 사라지고 일대가 용암으로 뒤덮였다. 반도 주변을 유심히 살펴보면 많은 단서가 보인다. 멀섬Isle of Mull은 화산 폭발의 잔해인데, 섬 대부분이 모번 반도를 뒤덮은 현무암으로 이루어져 있다. 반도를 흐르는 몇몇 시냇물은 현무암 표층을 깎아내면서 '악마의 발톱devils' toenails'으로 덮인 하얀 사암을 드러냈다. 현지인들이 악마의 발톱이라 부르는 것의 정체는 바닷조개의 화석인데, 바위에서 곧장 뜯어내서 보면 아닌 게 아니라 주름진 발톱처럼 보인다. 용암 밑에 갇힌 보물은 이것만이 아니다. ”