과학자들은 지구 물의 기원에 대한 이론을 뒤집는 증거를 발견했다

옥스퍼드 대학교 연구진은 지구의 물이 지구 표면에 충돌한 소행성에서 유래했다는 통념을 뒤집는 데 기여했습니다. 지구를 구성하는 물질은 기존에 생각했던 것보다 훨씬 풍부한 수소를 함유하고 있었습니다. 이 연구 결과는 오늘 이카루스(Icarus) 저널에 게재되었습니다.

옥스퍼드 대학교 연구팀은 지구 물의 기원에 대한 중요한 증거를 발견했습니다. 45억 5천만 년 전 초기 지구와 유사한 구성을 가진 희귀 운석인 엔스타타이트 콘드라이트를 이용하여, 물 분자 형성에 중요한 역할을 했을 수소의 원천을 발견했습니다.

결정적으로, 그들은 이 물질에 존재하는 수소가 오염이 아닌 내재적인 것임을 입증했습니다. 이는 지구를 구성하는 물질이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 풍부한 수소를 함유하고 있었음을 시사합니다.

물의 기본 구성 요소인 수소가 없었다면 지구는 생명체를 지탱할 수 있는 환경을 조성할 수 없었을 것입니다. 지구에서 수소, 더 나아가 물의 기원에 대해서는 많은 논쟁이 있어 왔으며, 많은 사람들은 지구 생성 초기 약 1억 년 동안 외계에서 온 소행성을 통해 필요한 수소가 운반되었다고 믿고 있습니다. 그러나 이러한 새로운 연구 결과는 이러한 주장을 반박하며, 지구가 처음 형성될 당시 물을 생성하는 데 필요한 수소를 이미 가지고 있었다는 것을 시사합니다.

연구팀은 남극에서 채집된 LAR 12252라는 운석의 원소 구성을 분석했습니다. 옥스퍼드셔주 하웰에 있는 다이아몬드 광원 싱크로트론에서 XANES(X-Ray Absorption Near Edge Structure) 분광법*이라는 원소 분석 기법을 사용했습니다.

프랑스 연구팀이 주도한 이전 연구에서는 운석의 유기물과 콘드룰(운석 내 밀리미터 크기의 구형 물체)의 비결정질 부분에서 수소 흔적을 확인했습니다. 그러나 나머지 부분은 확인되지 않아 수소가 토착 수소인지 아니면 지구 오염인지 불분명했습니다.

옥스퍼드 연구팀은 상당량의 수소가 운석에 풍부한 황에 결합되어 있을 것으로 추정했습니다. 싱크로트론을 사용하여 강력한 X선 빔을 운석 구조에 조사하여 황을 함유한 화합물을 탐색했습니다.

처음 샘플을 스캐닝할 때, 연구팀은 이전에 수소가 발견되었던 콘드룰의 비결정질 부분에 집중했습니다. 하지만 우연히 이 콘드룰 중 하나 바로 바깥쪽에 있는, 매우 미세한(마이크로미터 미만) 물질로 이루어진 기질을 분석하던 중, 연구팀은 기질 자체에 황화수소가 엄청나게 풍부하다는 사실을 발견했습니다. 실제로 분석 결과, 기질 내 수소 함량은 비결정질 부분보다 5배 더 높았습니다.

반면, 균열이 있거나 지구 오염의 흔적(녹 등)이 뚜렷했던 운석의 다른 부분에서는 수소가 거의 또는 전혀 존재하지 않았습니다. 이는 연구팀이 검출한 황화수소 화합물이 지구에서 유래했을 가능성이 매우 낮다는 것을 의미합니다.

원시 지구는 엔스타타이트 콘드라이트와 비슷한 물질로 이루어져 있었기 때문에 형성된 행성이 소행성과 충돌할 만큼 커졌을 때쯤이면 지구에 현재 물이 풍부한 이유를 설명할 수 있을 만큼 충분한 수소 매장량을 축적했을 것이라고 추측할 수 있습니다.

옥스퍼드 대학교 지구과학부 박사과정생이자 이 연구를 이끈 톰 배럿은 "분석 결과 샘플에 황화수소가 포함되어 있다는 결과가 나왔을 때 정말 기뻤습니다.

하지만 예상과는 달랐죠! 이 황화수소가 지구 오염에서 유래했을 가능성은 매우 낮기 때문에, 이 연구는 지구의 물이 토착종이라는 이론을 뒷받침하는 중요한 증거를 제시합니다. 즉, 지구 구성 요소의 자연스러운 결과라는 것입니다."라고 말했습니다.

공동 저자인 제임스 브라이슨 부교수(옥스퍼드 대학교 지구과학과)는 이렇게 덧붙였습니다.

"행성 과학자들에게 근본적인 질문은 지구가 어떻게 오늘날과 같은 모습이 되었는가 하는 것입니다. 우리는 이제 이 희귀한 운석을 이용하여 연구할 수 있는 지구를 구성하는 물질이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 풍부한 수소를 함유하고 있었을 것이라고 생각합니다. 이 발견은 지구에서 물이 형성된 것이 지구 형성 후 수화된 소행성들이 지구를 폭격한 우연한 사건이 아니라 자연적인 과정이었다는 생각을 뒷받침합니다."

* X-선 흡수 근방 구조(XANES) 분광법은 물질 내 원소의 ​​종류와 화학적 상태를 파악하는 데 사용되는 기술입니다. 시료에 X선을 조사하면 원자가 에너지를 흡수하게 되는데, 이 에너지 흡수는 원소의 종류, 화학적 형태(예: 산화물, 황화물 등), 그리고 원자가 다른 원자와 결합하는 방식에 따라 달라집니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250416135918.htm