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

“ 그런데 화석 기록은 대륙의 균열과 이동을 입증하기에는 부족하다. 곤드와나 대륙이 있었고 균열되어 현재와 같은 배열이 되었다는 가설은 남극 대륙을 둘러싸고 있는 해양 지각에 기록된 자기 기록으로 입증할 수 있다. 해양 지각이라는 자기테이프를 거꾸로 돌려보면 쥐라기 말까지도 남극 대륙은 곤드와나의 한 구성원이었다. 공룡들이 번성했던 쥐라기에는 대부분의 대륙이 하나로 뭉쳐 있었던 것이다. 그런데 1억 2,000만 년 전, 즉 쥐라기 말부터 남극 대륙의 서쪽에서 남미 대륙, 아프리카, 그리고 인도가 떨어져 나가기 시작한다. 남미 대륙과 아프리카도 분리되고 멀어져가면서 대서양이 형성되고, 인도는 북진하면서 인도양을 형성한다. 남극 대륙은 이때도 거의 같은 장소에 위치하고 있다. 그러나 대서양과 인도양이 기본 형태를 갖추게 되는 8,000만 년 전, 즉 백악기 말부터 남극 대륙의 동쪽에서는 뉴질랜드가 떨어져 나가기 시작한다. 이때 남극 대륙과 호주의 균열도 시작된다. 뉴질랜드가 이후 빠르게 분리되는 것에 비해 호주는 매우 천천히 남극으로부터 떨어져 나가다가 4,000만 년, 즉 신생대 초기가 되면서 좀 더 빠른 속도로 분리된다. 그러나 2,000만 년 전에 이르면 최남단 테즈매니아가 남극 대륙에서 떨어짐으로써 호주와 남극 대륙은 완전히 분리된다. 비슷한 시기에 남미 대륙의 최남단도 남극 대륙과 완전히 분리됨으로써 남극 대륙은 바다로만 둘러싸인 남극 순환류가 흐르고, 이제 따뜻한 해류들과도 분리된다. 다른 대륙들은 점점 더 북진하면서 멀어지고 남극에 홀로 남은 남극 대륙은 점점 더 차가워져 가면서 쌓인 눈들은 녹지 않아 점차 두터운 빙하로 뒤덮이게 되는 것이다. ”

“ 남극 대륙의 혹독한 환경은 주변의 해류와 밀접한 관련이 있다. 남극 대륙의 지도를 보면 그 주변으로 태평양-인도양-대서양이 연결되어 있음을 알 수 있다. 저위도에서는 태평양과 인도양, 대서양과 태평양이 거대한 대륙을 경계로 가로막혀 있는데, 남극 대륙 주변에서만 이 대양들이 서로 연결되어 있다. 이 연결된 통로를 통해 남극 대륙을 중심으로 차가운 남극 순환류가 빠르게 흐르고 있다. 남극대륙을 감싸 돌고 있는 이 남극 순환류는 적도 지방의 따뜻한 해류가 남극 대륙까지 흘러들어 오는 것을 차단하는 역할을 한다. 무더위를 막아주는 얼음주머니와 같은 것이다. 즉 이 남극 순환류가 남극 대륙의 온도를 떨어뜨리는 결정적 역할을 하는 것이다. 남극 순환류가 계속 흐르면서 난류의 접근을 차단하고 대륙의 온도가 낮은 온도를 유지하기 때문에 남극대륙에 내리는 눈들이 녹지 않고 쌓여서 빙하가 유지된다. 빙하는 태양빛을 반사해 남극 대륙의 온도를 더 떨어뜨리는 방향으로 기여한다. 서남극과 동남극 대륙을 가르는 남극 횡단 산맥도 기류의 흐름에 영향을 주어 남극 대륙의 기온을 떨어뜨리는 데 중요한 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있다. ”

“ 판게아가 단 하나의 대륙이었다면 대양 역시 하나일 수밖에 없다. 그 거대한 바다의 이름이 바로 판달랏사Panthalassa였다. 태평양의 전신이다. 로라시아 대륙이 갈라지고 대서양이 형성되면서 이 판달랏사, 즉 태평양은 조금씩 축소되기 시작한다. 그런데 500만 년 전까지만 해도 태평양과 대서양은 적도 부근에서 서로 통하고 있었다. 현재 남아메리카와 북아메리카의 경계인 적도 부근이 뚫려 있어, 대서양의 물은 태평양으로 태평양의 물은 대서양으로 흘러들어 갈 수 있었던 것이다. 그러다 북쪽으로 이동해가던 남아메리카 대륙이 파나마 운하 부근에서 북미 대륙과 충돌하면서 350만 년 전 쯤에 완전한 차단벽이 생겼다. 태평양과 대서양, 두 바다의 물이 더 이상 서로 통하지 않게 된 것이다. 이렇게 두 바다 사이를 가르는 대류의 벽이 생기자 태평양과 대서양 바닷물은 다른 패턴으로 흐르기 시작했다. 지구 표면의 약 70%가 바다이기 때문에 지구의 기후는 결국 바다의 조건에 가장 큰 영향을 받는데, 이와 같은 해류의 큰 변화는 기후의 변화를 초래한다. 그 대표적 결과 중 하나가 바로 북극해의 결빙이다. 현재 해류와 기후 시스템은 대체로 300만 년 전부터 형성된 것이다. 태평양과 대서양의 물이 서로 차단되고 해류의 패턴이 변했는데, 왜 북극해가 얼어붙은 것일까? 태평양과 대서양 사이에 벽이 생기게 되면, 대서양의 적도 부근에서 태평양을 향해 흘러가던 바닷물은 이 벽에 가로막혀 북아메리카 대륙 동쪽 해안을 타고 북극해를 향해 흘러들어 가게 된다(멕시코 만류). 적도 지방의 바닷물은 햇빛을 많이 받기 때문에 온도가 상대적으로 높고 수분도 많이 증발되기 때문에 염분의 농도도 상대적으로 높다. 따뜻하고 염농도가 높은 적도의 바닷물이 상대적으로 차가운 북극으로 이동하면서 북극해의 대기 중에 상대적으로 많은 수분이 공급된다. 이 수분이 눈 또는 비가 되어 북극권에 내리면서 북극해의 바닷물이 더 묽어진다. 비와 눈이 많이 내리게 되자 북극권인 시베리아에서 북극해로 흘러들어 가는 강물의 양도 증가해 북극해 바닷물은 더 묽어지는 방향으로 변해간다. 바닷물이 묽어졌다는 것은 얼어붙기 쉬운 상태가 된다는 것을 의미한다. 바닷물이 얼어붙으면 햇빛을 더 잘 반사하기 때문에 온도는 더욱 떨어져 얼어붙는 속도가 가속된다. 북극해 해빙은 이와 같은 매커니즘을 통해 형성된 것으로 보고 있다. 이와 같이 보이지 않는 고체 지구의 거대한 순환이 우리의 삶의 조건에 결정적 영향을 미치고 있는 것이다. ”

“ 남극 대륙이 과거에는 생물이 살 수 있는 환경이었고 북극이 과거에는 해빙으로 덮여 있지 않았다는 사실은 지구도 인류와 같이 역사를 갖고 있었다는 것을 의미한다. 지구가 늘 현재의 모습과 같은 것이 아니라 과거에는 다른 모습이었고 계속해서 변화를 거듭한 끝에 현재의 상태에 다다랐으며 미래의 모습도 현재와는 다를 것이라는 의미이다. 앞에서 설명한 판의 이동에 따른 대륙의 이동, 대륙의 충돌과 산맥의 형성 등은 지구환경을 형성하는 가장 기초적인 조건이다. 판이 이동하면서 대륙이 이동하고, 대륙의 위치가 변하면 해류가 변하고, 지구가 태양빛을 반사하는 패턴이 변하며, 이에 수반하여 기후가 변하고, 생물들이 진화하고 변화한다. 판운동은 단순한 물리적인 운동이 아니라 지구 위 삶의 조건을 결정짓는다. 지구의 환경은 계속 변화하며, 그 일차적인 원인은 바로 판구조 운동에 있다. ”

“ 네팔과 일본의 지진 네팔과 일본은 모두 큰 지진이 잦은 지역이지만, 네팔은 산악 지대인 반면 일본은 섬이어서 환경이 확연히 다르다(그림3-1, 3-2). 그러나 두 지역 모두 근처에서 지판이 침강해 들어가면서 가하는 압력을 받는다는 공통점이 있다. 일본의 경우 주변에 깊은 바다, 즉 해구가 분포하기 때문에 그곳으로 지판이 침강해 들어간다는 것을 비교적 쉽게 이해할 수 있다. 일본에서 지진과 더불어 화산활동도 잦은 이유는 섭입되는 지판이 윗 지판에 압력을 가할 뿐 아니라 화산도 일으키기 때문이다. 그런데 높은 히말라야 산맥 기슭, 인도와 아시아 대륙 사이에 놓인 네팔의 경우는 어디로 다른 지판이 침강해 들어가는 것일까? 중앙해령에서 형성된 지판이 계속 이동하다가 해구에서 소멸해가는 과정에서 지판 위에 대륙이 놓여 있다는 상황을 상상해보자. 지판 위에 놓인 대륙은 컨베이어 벨트에 놓인 짐짝처럼 지판을 따라 이동하다가 마침내 지판이 소멸해 들어가는 해구와 만나게 될 것이다. 그런데 대륙은 맨틀보다 가볍고 지판 위에 높고 넓게 퍼져서 붙어 있기 때문에 해구를 통해 맨틀로 들어갈 수 없다. 아래 지판은 계속 침강하면서 당기지만 대륙이 해구 입구에서 걸려버리게 되는 것이다. 대륙이 해구에 걸렸지만 지판은 침강하면서 계속 당기니 안으로 들어가지 못하는 대륙은 밀려서 솟아오를 것이요, 침강하는 아래 지판의 위 윗 지판은 대륙이 가하는 압력 때문에 해구 부근에서 붕괴될 것이다. 윗 지판 위에도 대륙이 놓여 있다면 결국 대륙들이 충돌을 일으키게 된다. 아래 지판은 가라앉으려고 하고 대륙들은 섭입대에 걸려서 저항을 하니 높이 솟구쳐 산맥을 형성하게 된다(그림3-1). 이런 과정으로 만들어진 것이 바로 히말라야 산맥이다. 아시아 대륙과 인도 대륙 사이에는 잘 보이지는 않지만 침각하는 지판이 당기고 있고, 이 힘 때문에 히말라야 산맥은 지금도 조금씩 높아지고 있다. 아시아와 인도 대륙이 충돌하고 있는 지역에 위치한 네팔에서는 지진이 잦을 수밖에 없다. 위에서 묘사된 과정을 볼 때 대륙은 지구 내부로 가라앉아서 소멸하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 일본은 침몰할 수가 없다. 현재 추세를 보면 태평양은 계속 축소되고 있는 반면 대서양은 계속 넓어지고 있다. 아주 머나먼 미래 언젠가는 일본 주변의 해구를 통해 태평양판이 모두 섭입해 들어가 버리면 북미 대륙과 일본이 충돌하게 될지도 모를 일이다. 그때는 일본과 북미 대륙 사이에 히말라야보다 더 높은 산맥이 형성될지도 모른다(물론 이것은 매우 단순한 추측이고 향후 판운동이 어떻게 될지 예상하기 어렵다). 지구의 역사를 보면 대륙은 분열되었다 합쳐지는 과정을 겪지만 결과적으로 조금씩 성장한다. 섭입 지판 위에 놓인 윗 지판에서 화산 활동을 통해 대륙 지각이 조금씩 만들어지고 있기 때문이다. ”

“ 최초의 고래는 육상동물에서 진화했다. 육상동물의 크기는 뼈의 역학적 강도에 의해 제한된다. 일정한 무게를 초과하면 뼈가 부러지기 때문이다. 하지만 해양 동물인 고래는 물의 부력을 받기에 어느 육상동물보다 커질 수 있으며 실제로도 그랬다. 콧구멍은 머리 꼭대기로 이동했고 앞다리와 꼬리는 지느러미발이 됐으며 뒷다리는 사라졌다. 수천만 년간 고래는 난바다(육지로 둘러싸이지 않고 육지에서 멀리 떨어진 바다_옮긴이)의 복잡한 생태계를 이루는 중요한 구성원이었으며 수십만 마리가 바다를 누볐다. 난바다에서 생명을 제약하는 핵심 조건은 영양소를 얻는 것이다. 조건이 맞아떨어지면 동식물은 바닷물 위쪽에서 살아가다가 죽고 나면 '바다눈marine snow'이 왜 끊임없이 떨어져 내린다. 영양소가 무한정 공급되지 않으면 표층수는 생명이 거의 존재할 수 없다. 육상식물이 햇빛과 물 이외에도 거름이 필요한 것과 마찬가지로, 광합성을 하며 해양 먹이그물의 토대를 이루는 식물플랑크톤이 번성하려면 햇빛이 비치는 해수면과 질소화합물이 필요하다. 바다에는 분해된 바다눈이 해저의 산맥과 융기 위를 흐르는 해류에 의해 교란되고 상승하는 곳이 있는데, 이곳에서 식물플랑크톤과 어류가 번성할 수 있다. 하지만 난바다의 나머지 부분은 고래가 아니라면 드넓고 푸른 사막으로 남았을 것이다. 고래는 몸집이 하도 커서 먹이를 먹으려고 깊이 잠수하거나 숨을 쉬려고 수면으로 올라갈 때 주위의 물을 거세게 뒤흔든다. 그러면 영양소가 떠올라 해수면에 머무른다. 또한 고래가 대변을 누면 주변의 물이 무척 비옥해진다. 이 '고래 양수기'는 난바다의 비옥도를 유지하는 중요한 과정이다. 실제로 일부 해역에서는 바다로 흘러드는 강물보다 고래가 표층수에 더 많은 영양소를 공급한다고 한다. 홀로세의 바다가 생산성을 유지하려면 고래가 필요했다. 하지만 20세기에 인간은 300만 마리 가까운 고래를 죽였다. ”

“ <지구의 생명> 촬영 계획이 시작됐을 때 난바다에서 대왕고래를 산 채로 촬영한 사람은 우리가 알기로 아무도 없었다. 우리는 최초가 되기로 마음먹었다. 하지만 산업적 고래잡이가 시작되기 전에 25만 마리로 추산되던 개체 수는 1970년대 들어 수천 마리로 줄었다. 드넓은 난바다에 뿔불이 흩어져 여전히 고래잡이배의 추격을 받던 고래를 찾아내기란 사실상 불가능했다. 대신 우리는 하와이 바다에서 혹등고래를 찾아 나섰다. 우리에게는 고래를 발견하기 위한 도구가 하나 있었다. 바로 수중 청음기였다. 1960년대 후반, 박쥐의 초음파를 녹음하던 미국의 생물학자 로저 페인은 바닷속에서 노랫소리가 들린다는 미 해군의 주장을 검증하는 임무를 맡았다. 해군은 소련 잠수함의 소리를 감청하고 있었는데, 잠수함의 특징인 프로펠러 소리 말고도 마치 음악처럼 들리는 낯선 소리가 감지됐다. 페인은 이 노래의 주요 출처가 5,000마리가량(당시 개체 수)의 혹등고래임을 발견했다. 그의 녹음을 들어 보면 혹등고래의 노래는 길고 복잡하며 물속을 수백 킬로미터나 이동할 수 있는 저주파음이다. 혹등고래는 같은 수역에 사는 개체로부터 노래를 배운다. 노래마다 독특한 주제가 있으며 수컷마다 이 주제를 나름대로 변주한다. 시간이 지나면 노래도 달라진다. 그렇다면 고래도 음악 문화를 가진다고 말할 수 있지 않을까. 페인은 녹음을 1970년대에 레코드판으로 발매했다. 이 음반은 엄청난 인기를 끌었으며 고래에 대한 대중의 인식을 바꿨다. 동물성 기름의 공급원으로만 치부되던 생물이 인격을 가진 존재로 인정받은 것이다. 고래의 구슬픈 노래는 도움을 청하는 아우성으로 해석됐다. 1970년대는 정치적 분위기가 한껏 달아올라 있었기에 강력한 공통의 양심이 순식간에 자극됐다. 몇 명의 열성적 지지자가 시작한 고래잡이 반대 캠페인은 금세 주류 운동으로 발전했다. 인간이 동물을 멸종으로 몰아간 적은 역사적으로 여러 차례 있었지만, 용감한 운동가가 고래잡이 광경을 직접 촬영한 영상이 공개되자 고래잡이는 더는 용납될 수 없었다. 피바다가 된 해수면과 공장의 도축 장면을 감출 수 없었으며 고래잡이는 어업에서 범죄로 전락했다. 동물이 멸종하기를 바라는 사람은 아무도 없었다. 자연에 대한 인식이 커짐에 따라 우리는 자연을 걱정하기 시작했다. 텔레비전은 전 세계에서 이런 인식을 높이는 수단이었다. ”

“ 최근에 척추동물 종들의 몸집을 비교 분석하여 분포도를 작성하니, 포유류는 조류든 양서류든 어류든 간에 대다수 집단은 더 작은 쪽에 몰려 있었고 더 큰 쪽에 분포한 종은 적어서 그래프가 가늘고 긴 꼬리처럼 보였다. 즉 설치류는 많지만 코끼리는 적다는 뜻이다. 그러나 공룡은 다르다. 공룡의 크기는 실제로 큰 몸집 쪽으로 치우쳐 있다. ”