[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 2부

“ 토머스 제퍼슨이 의심했던 대로, 대지와 물에 가하는 변화[삼림 벌채, 습지 개발, 댐 건설, 함양 지역(recharge area, 지하수가 함양되어 있는 지역. 침투수가 포화대까지 침투하여 대수층을 함양할 수 있는 지역을 뜻함-옮긴이) 포장, 대규모 관개]는 비에 나비효과 이상의 영향을 미친다. 지역 층위에서 볼 때 농업용 관개는 미국의 강우 패턴을 변화시키는 데 영향을 미친다. 사우스다코타 및 노스다코타 주에서 남쪽으로 텍사스 팬핸들까지 이르는 하이프레인스의 강우량을 줄이는 반면 중서부에는 급증시키는 것이다. 미 지질조사국U.S. Geological Survey의 수석 수질과학자인 제라드 베일스Jerad Bales 박사는 농민들이 지하수를 하이흘레인스 대수층에서 펌프로 뽑아 올려 작물에 물을 댐에 따라 중서부에 더 많은 비가 내리게 됐다고 이야기한다. 늘어난 수증기를 편서풍이 퍼올려 중서부로 운반하기 때문이라는 것이다. 베일스 박사는 "물이라는 예산의 특정 부분을 변경하면 다른 부분도 바뀌는 겁니다. 모두 연결되어 있으니까요."라고 말한다. ”

“ 심지어 도시조차도 비의 양상을 바꿔놓을 수 있다. 열섬효과(heat-island effect, 도시 내의 인공 열이나 대기오염 때문에 도시의 중심부가 변두리 보다 기온이 높은 지역이 되는 현상-옮긴이)는 도시가 날씨에 미치는 여파의 가장 유명한 사례다. 도시에 포장된 표면이 증가하고 나무의 숫자가 줄어들수록 기온은 더욱 높아진다. 이제는 여러 위성 연구의 결과 도시의 경관이 폭풍우에도 영향을 미친다는 결론이 도출됐다. 중국의 주강(珠江, 중국 내 3대 하천 중 하나-옮긴이)의 도시화 위성사진을 비롯하여 강우량 데이터를 분석하는 과학자들은 도시의 급속한 성장과 강우량의 감소 사이에 직접적인 상관관계가 있다는 것을 발견했다. 미국의 대도시기후실험Metropolitan Meteorological Experiment이라는 장기 위성 프로젝트는 애틀랜타와 댈러스, 세인트루이스를 비롯한 도시 지역 상공의 날씨 패턴을 분석하는 프로그램으로, 대도시가 바람을 타고 비를 내려보낸다는 것을 발견했다. 열과 도시구조의 결합으로 더 많은 대류성 구름(하층이 덥혀져 물안정해진 대기 중에서 생긴 적운형 구름-옮긴이)이 발달할 수 있다. 40년간 도시가 뇌우에 미치는 영향을 연구해온 기상학자 밥 본스타인Bob Bornstein에 의하면 고층 건물도 온갖 종류의 영향을 미칠 수 있다. 고층 건물은 해풍을 막거나 도시 주변에 폭풍우를 억지로 일으키는 장벽으로 작용하거나 심지어 폭풍우를 둘로 쪼개 도시 변두리로 비를 보내는 경향을 보이기도 한다. 현재 온난화를 겪고 있는 세계는 우리가 대기 중으로 보내는 방출물(여기에는 중국과 미국을 선두로 매년 방출되는 열을 가두는 이산화탄소 360억 톤이 포함된다)이 전 세계의 기후 재앙을 일으킨다는 것을 보여주었다. 대기와 바다가 더워진다는 것은 더 많은 에너지가 흩어지지 않은 채 위로 올라간다는 뜻이다. 올라간 에너지는 기상이변에서 추구를 찾는다. 건조지역은 더욱 건조해지고 비는 폭우로 쏟아진다. 이는 비 중에서 가장 이상한 비가 결국 인간의 작품이라는 증거다. ”

“ 최초의 비에 대한 최상의 단서들은 오스트레일리아 서부의 잭 힐스Jack Hills 지역에 있다. 이곳의 험준한 오렌지색 사암지대 깊은 곳에서 지질학자들은 지르콘zircon이라는 미세한 광물 알갱이들을 발굴해냈다. 지르콘은 현재까지 지구상에서 발견된 가장 오래된 지구 물질이다. 대자연의 가장 신뢰할 만한 시계인 방사성 원소 우라늄은 이 작은 지르콘이 42억 년 전의 광물이라는 사실을 알려준다. 지르콘의 화학적 성질이 암시하는 바에 따르면, 약 42억 년 전 원시 비가 지각에 내려 웅덩이를 이루기 시작했다. 이 최초의 습지들은 필시 후기운석대충돌기Late Heavy Meteorite Bombardment라 불리는 태고대의 최후 시기에 끓어오르다 증발하기를 되풀이했을 것이다. 이 마지막 충돌로 달에 분화구가 생기기도 했다. 운석 폭풍이 잦아들었을 때 비로소 큰비가 내리기 시작했다. 과학자들의 추정에 의하면 이 무렵 갓난아기에 불과했던 지구는 증기구름으로 둘러싸여 있었다. 엄청난 양의 휘발성 물질이 대기 중에 형성되어 있었기 때문에 이 구름은 뉴펀들랜드 지방의 바다 안개보다 두텁고 그레이트플레인스(Great Plains, 북아메리카 로키 산맥 동쪽의 광대한 평원-옮긴이)의 토네이도 기둥보다 시커먼 모습으로 힘겹게 하늘을 떠다니고 있었다. 구름이 많았다 해도 새까맣게 탄 지구의 표면은 여전히 고온 상태였으므로 땅으로 내려오던 비는 중간에서 증발을 반복했을 것이다. 결국 저승을 연상시키는 검은 구름은 터무니없이 무거워졌다. 대기 중의 물 입자와 간간이 반응하던 전기 입자인 번개만이 이 고독한 풍광을 밝혀주었으리라. 수증기는 그야말로 긴 시간 동안 대기 위층에 쌓여 있다가, 마침내 비가 땅까지 내려올 수 있을 만큼 표면이 식자 드디어 재난 수준의 폭우로 수천여 년 동안 쏟아져 내렸다. 스탠퍼드 대학교의 지구화학 교수 도널드 로Donald Lowe가 나의 부탁에 응해 그려준 지구 최초의 비에 대한 그림은 바로 이런 것이었다. 로는 초창기 지구 표면과 오늘날의 심해 퇴적층을 연구하는 저명한 학자다. 그는 가뭄으로 유명한 캘리포니아에서 자라 지금도 그곳에 살고 있지만 학문을 연구한 세월의 절반을 미국 최대 다우多雨 지역 중 하나인 루이지애나 주 배턴루지Baton Rouge의 루이지애나 주립대학교에서 보냈다. 따라서 그가 최초의 비를 루이지애나 남부의 집중호우처럼 그리는 것도 어쩌면 당연할지 모르겠다. 이곳의 폭우는 운전자들이 도로 옆에 차를 세우고 강철 북을 두드려대듯 차 지붕을 때리는 비가 멎기를 기다려야 할 정도로 심하다. ”

“ 마크 로스코와 나 2 한 사람의 영혼을 갈라서 안을 보여준다면 이런 것이겠지 그래서 피 냄새가 나는 것이다 붓 대신 스펀지로 발라 영원히 번져가는 물감 속에서 고요히 붉은 영혼의 피 냄새 이렇게 멎는다 기억이 예감이 나침반이 내가 나라는 것도 스며오는 것 번져오는 것 만져지는 물결처럼 내 실핏줄 속으로 당신의 피 어둠과 빛 사이 어떤 소리도 광선도 닿지 않는 심해의 밤 천년 전에 폭발한 성운 곁의 오랜 저녁 스며오르는 것 번져오르는 것 피투성이 밤을 머금고도 떠오르는 것 방금 벼락 치는 구름을 통과한 새처럼 내 실핏줄 속으로 당신 영혼의 피 ”

“ 물론 현대의 학자들은 다윈보다 확실히 더 나은 처지다. 1세기에 걸쳐 선캄브리아대 후기의 암석에서 생명의 흔적을 찾기 위해 노력한 끝에 몇몇 예를 찾아낼 수 있었다. 그중 가장 유명한 것이 흔히 얘기하는 에디아카라 동물군이다. 해파리 계통에 속하는데, 몸이 사방으로 대칭을 이루고 있으며 부정형이다. 그중에는 지름이 약 1미터나 되는 것들도 있다. 원래 발견된 장소인 오스트레일리아의 에디아카라 언덕에서 이름을 따왔다. 이와 비슷한 화석들이 여섯 대륙에서 모두 발견되었는데, 캄브리아기가 시작되기 2500만 년 전인 벤드기Vendian의 것으로 추정된다. 그러나 이 화석들이 발견되었다고 캄브리아기의 수수께끼가 풀린 것은 아니다. 오히려 문제가 더 복잡해졌다. 미국 예일 대학의 독일인 고생물학자 돌프 자일라허는 다음과 같이 주장한다. 점잖은 채식주의 벤도비온트Vendobiont(벤드기의 생물 개체라는 뜻으로 붙여준 애정 어린 별명이다)인 이 부정형 동물들은 좌우대칭형 구조에 갑옷같은 껍데기가 달린 캄브리아기 동물들의 조상이 절대 아니다. 오히려 다세포 생물의 초기 실패작이라 할 수 있다. 캄브리아기가 시작하기 전에 멸종되었거나 아니면 사나운 캄브리아기 육식동물들에게 잡아먹히거나 했을 것이다. 많은 고생물학자들이 자일라허의 견해에 반박해 적어도 벤도비온트 중 일부는 캄브리아기에도 살아남았다고 주장하고 있지만, 이 동물들이 현대 분류군에 잘 들어맞지 않는다는 점에서 이의를 제기하는 학자는 거의 없다. ”

“ 그러나 벤드기에 서식한 동물은 벤도비온트뿐이 아니었다. 작은 벌레들이(길이가 몇 센티미터 정도였을 것이다) 바다 밑바닥에서 진흙 속을 파고 들어가 살았다. 놀랍게도, 이 벌레들의 자취가 아프리카 나미비아와 다른 곳의 사암에 보존되어 있다. 저층 퇴적물에 동물의 움직임이 이렇게 흔적으로 남은 것은 기나긴 선캄브리아대에서 처음이었다. 그 후로 현세까지 비슷한 흔적이 계속해서 생겼다. 이 벌레들은 오늘날까지 살아 있으며 여전히 흔적을 남기고 있다. ”

“ 벌레만큼 미천한 이미지의 생물도 없을 것이다. 그러나 그런 이미지와는 정반대로 벌레는 아주 복잡하게 설계되어 있다. 우선 진흙을 뚫고 굴을 파려면 근육이 필요하고, 근육이 수축하려면 어떤 형태로든 ‘골격’이 있어서 근육끼리 마주 볼 수 있어야 한다. 벌레의 경우 액체로 가득 찬 체강이 그 역할을 한다. 근육 수축에는 산소가 필요하다. 그런데 산소는 확산을 통해서는 조직 안에서 1밀리미터 이상 나어갈 수 없기 때문에, 벌레와 비슷한 원시 동물은 순환기관과 함께 산소가 들어 있는 체액을 펌프질하는 메커니즘을 갖추고 있어야만 한다. 이를테면 원시 심장 같은 것이다. 벌레가 조금이라도 앞으로 이동하려면 각 체절이 조화를 이루어 순서대로 수축해야 한다. 그러기 위해서는 적어도 단순한 신경계가 필요하다. 앞으로 나아가면서 몸에 들어간 진흙 같은 것들을 밖으로 내보내려면 입, 소화관, 항문이 있어야 한다. 실제로 화석 흔적들 중에는 확실히 배설물이었던 것으로 보이는 작은 알갱이도 있다. 벌레들 중에는 육식성도 있었을 텐데, 사냥을 하려면 현생 후손들처럼 눈이나 빛에 민감한 안점眼點을 갖추고 있어야 한다. 간단히 말해서, 이런 원시 벌레들은 이동할 수 있는 큰 동물에게 필요한 기본적인 수준의 특성을 이미 진화를 통해 획득했음이 분명하다. 또 벌레의 몸은 좌우대칭형이었으며(양쪽이 똑같다는 뜻) 체절, 즉 마디가 있었다. 이 두 가지는 캄브리아기 후기 동물들의 주된 특징이다. 따라서 우리 인간의 가장 원시적인 동물 조상은 벌레와 비슷했다. 인간의 기원에 대한 다윈의 시각을 비판하는 사람들이 빈정대며 말하는 바로 그대로다. ”

“ 방사성 낙진이란 핵폭탄이 폭발한 후에 미처 다 타지 않은 방사능 물질이 하늘에서 내려앉는 것을 말하는데, 한 번 생기면 오랫동안 위험한 물질이다. 핵폭탄이 폭발하면 엄청난 불기둥과 회오리바람이 하늘 높은 곳까지 솟구치고, 대기가 불안해져 종종 비가 내린다. 히로시마와 나가사키에 핵폭탄이 떨어진 후에는 공기가 방사능 재로 가득 차서 시커먼 비가 되었다. 바로 악명 높은 ‘검은 비’다. 히로시마에서는 이 검은 비가 도심은 물론이고 주위의 시골에까지 쏟아져 물과 풀밭이 한꺼번에 오염되었다. 강에서는 물고기들이 죽고, 풀밭에서는 소들이 죽었다. 히로시마와 나가사키에서 살아남은 수만 명은 애초의 폭발로는 상처를 입지 않았지만 역시 폭탄의 위력으로부터 벗어나지 못했다. 며칠이 지나자 머리카락이 빠지기 시작했고 잇몸에서 피가 났다. 희생자들은 극심한 피로감과 견딜 수 없는 두통에 시달렸다. 속이 메스껍고 자주 토하게 되고 식욕이 감퇴되면서 설사까지 해서 몸은 점점 쇠약해졌다. 목구멍과 입속에 염증이 생겼다. 입과 코, 항문에서는 피가 나왔다. 증상이 너무 심한 경우에는 몇 달 안에 죽었다. 2년 사이에 백내장으로 눈이 먼 사람들도 있었다. 많은 사람들이 몇 년 후, 심지어 몇십 년 후에 암으로 죽었다. 백혈병은 방사선 피폭 때문에 가장 흔하게 걸리는 질환이다. 피폭 희생자등에게 멍같이 생긴 ‘푸른 반점’이 나타나면 백혈병이 시작되었다는 신호다. 푸른 반점이 생기는 이유는 급격하게 증식한 백혈구가 한 덩어리로 모이기 때문이다. 핵폭탄이 터지고서 30년이나 지난 후에도 히로시마의 백혈병 환자 수는 일본의 다른 지역보다 열다섯 배 이상 많았다. 폐암이나 유방암, 갑상선암처럼 잠복기가 긴 다른 암도 15년쯤 후에 모두 발병하기 시작했다. ”

“ 오늘날 수백만 명의 사람들이 매일 신문에서 오늘의 운세를 즐겨 읽고 있으며, 의심 없이 그 내용을 믿는 사람들도 있다. 하지만 운명을 피할 수 없다는 관념은 기독교가 등장하면서 물러났다. 아담과 이브가 선악과를 먹었을 때, 인류는 해방되어 자유의지로 고통을 겪든지 번영하든지 하게 되었다. 죄악이라는 개념은 기독교 신앙의 근본이지만 고대 그리스인들에게는 이질적이었을 것이다. 오이디푸스가 죄를 지었다고 어떻게 말할 수 있겠는가? 그는 태어나기도 전에 신탁에 의해 그렇게 되도록 운명이 정해진 사람이었다. 반면에 기독교인들에게 죄악은 선택이고, 우리는 자기가 한 선택에 대해 심판을 받는다. 비극에서 그 차이는 명확하다. 그리스인들의 비극에 대한 인식은 셰익스피어의 비극과는 다르다. 햄릿은 극 내내 선택에 직면한다. 특히 궁극적인 질문은 “죽느냐, 사느냐?” 였다. 끔찍한 마지막 장면은 일련의 우발적인 사건에서 나온 결과물이다. 햄릿의 비극은 모든 것이 사실은 전부 피해갈 수도 있는 일이었다는 데에 있다. 작품을 풍자적으로 고쳐서 평화 중개인이 나타나 양편을 한자리에 모아놓고 해법을 찾도록 중재하는 내용으로 만들 수도 있겠다. 하지만 오이디푸스의 경우에는 중재자가 있어도 별 소용이 없었을 것이다. 사실 중재자 역할로 이오카스테가 있었지만, 그녀는 분명 실패했다. 그러고 보면 우리 인간은 참으로 비극적인 종족이다. 오이디푸스의 비극은 그것을 피할 수 없었다는 데에 있고, 햄릿의 비극은 그것을 피할 수 있었다는 데에 있다. 그리스도의 선택으로부터 2000년이 지난 오늘날, 우리에게 충격을 주는 것은 그리스 비극의 필연성이다. 고대 문명 이후 처음으로 운명을 피할 수 없다는 인식이 돌아오고 있다. 그리스 희곡의 필연성은 현대 유전학의 필연성으로 바뀌었다. 때로는 불안할 지경이다. 심장병이나 암, 알츠하이머병의 ‘원인’인 유전자에 대한 이야기가 많이 들린다. 일반인들은 물론이고 심지어 그 분야 연구를 하고 있는 과학자들조차 이 유전자들이 정확히 무슨 일을 하는지 분명히 알지 못한다. 하지만 우리는 그 유전자들을 의심스러운 눈으로 바라본다. 또한 유전자를 엿보려는, 즉 우리가 받은 신탁을 훔쳐 보려는 보험회사들의 강요에 저항한다. 하지만 그런 저항은 유전학을 신뢰하지 못해서라기보다는 사생활 침해받는 기분이 들기 때문에 일어난다. 대체로 다발성 경화증의 ‘원인이 되는’ 유전자를 가지고 있다면 꼭 그 병이 생길 거라고 믿는 듯하다. 그리스인들이 운명을 피할 수 없는 것으로 받아들였듯이, 우리는 유전적 성질을 피할 수 없는 것으로 받아들이고 있는 것이다. 지금까지 많은 병의 진행을 바꾸지 못했다는 무력감 때문에 더욱 그렇게 된다. 테이레시아스는 2500년 전에 이 기분을 이렇게 표현했다. “아아, 지혜가 아무런 쓸모도 없을 때, 안다는 것은 얼마나 무서운 일인가!” ”