김한배 교수의 빅 히스토리 5.46억년 전 초신성 폭발 충격으로 회전하다 태양과 행성 응집, 달 충돌로 회전축이 기울고 지각변동, 자기장이 태양풍 방사능을 막아 풍부한 물을 통해 생명체 출현

빅뱅에서 인간까지[5]: 지구의 역사 1부 2022년 12월 30일 김한배 교수 출처: https://horizon.kias.re.kr/23552/ 별인 태양을 공전하는 행성인 지구는 생명체인 우리의 삶이 펼쳐지는 시공간이다. 우리는 지구와 우주의 경계인 지각이 만든 환경 속에서 지각에 있는 원소로 구성돼 태양에서 오는 복사를 에너지원으로 삼아 삶을 유지한다. 때로는 격렬한 지질 활동과 심각한 기후 변화로 우리를 극한 상황으로 내몰기도 했지만, 지구는 46억 년의 진화 과정을 통해 우리를 창조하고 현재의 모습으로 다듬었다. 지구의 경계인 지각의 모습은 탄생 이후 끊임없이 변화해 왔으며, 그 변화 양상은 지질, 광물, 생명의 공진화를 포함하고 있다. 지구의 역사는 별들이 합성해 놓은 원소가 최종적으로 어떤 분자를 (물질을) 만드느냐가 결정되는 과정이다. 지구 탄생 우주의 탄생이 있었듯이 지구도 탄생이 있었다. 우주의 탄생이 빅뱅으로 묘사되는 찰나였다면, 지구의 탄생은 태양이라는 별이 탄생하는 과정에서 태양을 공전하는 크고 작은 암석이 한데 어우러져 행성이 만들어지는(1억 년 정도의) 긴 과정이었다. 지금으로부터 46억 년 전 은하 나선형의 팔뚝 바깥에 있던 거대한 분자구름 한 조각이 중력에 의해 모여 태양계 형성이 시작됐다. 거대 분자구름에는 이전 세대의 무거운 별이 죽음에 이르면서 초신성 폭발을 일으켜 자신이 합성해 놓은 무거운 원소를 넓은 지역에 흩뿌리는 사건이 일어나면서 초신성 잔해가 유입돼 광년 크기의 분자구름 파편을 압축시켜 수축이 시작됐다. 분자구름 파편 속의 기체와 먼지는 굳어지면서 자연스럽게 중심에 대해 회전한다. 전체 질량의 99.8%에 육박하는 대부분의 물질은 중심부에 집중되어 별을 만들지만, 각운동량 보존 법칙에 따라 (0.2% 정도의) 일부 물질은 중심을 지나 회전축에 수직인 면으로 회전하는 원시 행성 원반을 형성한다. 원시행성 원반 안에서도 물질의 밀도 변동은 중력에 의해 증폭된다. 회전하면서도 물질은 더 많은 곳에 모이는 것을 지속해 처음에는 작은 덩어리가 만들어지고, 작은 덩어리가 서로 충돌해 병합되면서 크기가 10㎞에 달하는 큰 덩어리인 미행성이 되고, 미행성 충돌과 병합으로 거대한 덩어리 하나가 생기면 자신의 궤도 주변의 크고 작은 덩어리를 모두 모아 최종적으로 행성과 행성을 공전하는 위성이 만들어진다. 태양계 형성 과정은 형성 이후 변형이 적게 일어나 당시 환경에 대한 정보를 보관한 소행성, 혜성 등에서 얻은 자료를 토대로 태양계 형성 모형을 시뮬레이션한 뒤 현재 모습과 비교를 통해 추적해 볼 수 있다. 현재 태양계 행성의 공전면이 대체로 일치하며 거의 같은 방향으로 공전과 자전을 한다는 점이 행성이 원시행성 원반에서 거의 동시에 형성됐다는 증거다. 태양과 행성에는 무거운 원소가 포함되어 있는데, 이는 태양이 수소와 헬륨으로만 이루어진 첫 세대의 별이 아니라 앞의 무거운 별의 잔해에서 다시 탄생한 후속 세대의 별임을 알려준다. 태양계의 원소 구성으로 볼 때 태양은 초신성 잔해에서 탄생한 3세대 별로 보인다. 무거운 원소의 존재는 암석 행성의 형성뿐만 아니라 생명의 탄생에도 중요한 요소이다. 태양계에는 최종적으로 8개의 행성이 만들어졌다. 안쪽 수성, 금성, 지구, 화성은 주성분이 철과 암석인 암석 행성, 바깥쪽 목성과 토성은 주성분이 수소와 헬륨인 기체 거대 행성, 천왕성과 해왕성은 주성분이 물, 암모니아, 메탄 등 얼음 거대 행성으로 분류된다. 이러한 행성의 성분 차이는 형성된 위치와 관련되는데, 그 기준이 되는 거리가 동결선이다. 원행성 원반에 있는 물체는 먼저 만들어진 태양에서 나오는 빛을 흡수해 데울 수 있다. 데워진 물체는 열복사를 방출하므로 복사의 흡수와 방출의 에너지 균형이 이루어지는 점까지 물체의 표면 온도가 올라간다. 결국 물체의 최종 온도는 태양으로부터 거리가 결정된다. 물체의 온도가 물체의 어는 점보다 높으면 물체는 끓어서 기체 상태가 된다. 2물이 얼음(고체) 상태가 되기 시작하는 태양에서 거리에 있는 가상의 선을 동결선이라고 하는데, 대개 화성과 목성 사이에 위치한다. 태양에서는 빛뿐만 아니라, 큰 속도를 가지는 입자(주로 양성자)의 흐름인 태양풍도 나온다. 태양풍은 기체나 작은 입자와 충돌해 이들을 바깥으로 밀어내기 때문에 행성 형성에도 영향을 미친다. 동결선 안쪽에서는 어는 점이 낮은 수소, 헬륨, 물, 암모니아, 메탄 등은 기체 상태가 되는데 이들은 태양풍에 의해 서서히 동결선 밖으로 밀려난다. 결국 동결선 안쪽에는 어는 점이 높은 암석과 금속만 남기 때문에 암석 행성이 형성된다. 동결선 밖에서는 밀려난 수소와 헬륨, 물과 암모니아 등이 거대 행성을 만들게 된다. 암석과 금속을 이루는 무거운 원소의 양은 많지 않기 때문에 동결선 안쪽에 형성되는 암석 행성은 동결선 바깥쪽에 형성되는 거대 행성에 비해 크기가 작다. 빅뱅에서 인간까지[5]: 지구의 역사 1부 2022년 12월 30일 김한배 교수 출처: https://horizon.kias.re.kr/23552/ 별인 태양을 공전하는 행성인 지구는 생명체인 우리의 삶이 펼쳐지는 시공간이다. 우리는 지구와 우주의 경계인 지각이 만든 환경 속에서 지각에 있는 원소로 구성돼 태양에서 오는 복사를 에너지원으로 삼아 삶을 유지한다. 때로는 격렬한 지질 활동과 심각한 기후 변화로 우리를 극한 상황으로 내몰기도 했지만, 지구는 46억 년의 진화 과정을 통해 우리를 창조하고 현재의 모습으로 다듬었다. 지구의 경계인 지각의 모습은 탄생 이후 끊임없이 변화해 왔으며, 그 변화 양상은 지질, 광물, 생명의 공진화를 포함하고 있다. 지구의 역사는 별들이 합성해 놓은 원소가 최종적으로 어떤 분자를 (물질을) 만드느냐가 결정되는 과정이다. 지구 탄생 우주의 탄생이 있었듯이 지구도 탄생이 있었다. 우주의 탄생이 빅뱅으로 묘사되는 찰나였다면, 지구의 탄생은 태양이라는 별이 탄생하는 과정에서 태양을 공전하는 크고 작은 암석이 한데 어우러져 행성이 만들어지는(1억 년 정도의) 긴 과정이었다. 지금으로부터 46억 년 전 은하 나선형의 팔뚝 바깥에 있던 거대한 분자구름 한 조각이 중력에 의해 모여 태양계 형성이 시작됐다. 거대 분자구름에는 이전 세대의 무거운 별이 죽음에 이르면서 초신성 폭발을 일으켜 자신이 합성해 놓은 무거운 원소를 넓은 지역에 흩뿌리는 사건이 일어나면서 초신성 잔해가 유입돼 광년 크기의 분자구름 파편을 압축시켜 수축이 시작됐다. 분자구름 파편 속의 기체와 먼지는 굳어지면서 자연스럽게 중심에 대해 회전한다. 전체 질량의 99.8%에 육박하는 대부분의 물질은 중심부에 집중되어 별을 만들지만, 각운동량 보존 법칙에 따라 (0.2% 정도의) 일부 물질은 중심을 지나 회전축에 수직인 면으로 회전하는 원시 행성 원반을 형성한다. 원시행성 원반 안에서도 물질의 밀도 변동은 중력에 의해 증폭된다. 회전하면서도 물질은 더 많은 곳에 모이는 것을 지속해 처음에는 작은 덩어리가 만들어지고, 작은 덩어리가 서로 충돌해 병합되면서 크기가 10㎞에 달하는 큰 덩어리인 미행성이 되고, 미행성 충돌과 병합으로 거대한 덩어리 하나가 생기면 자신의 궤도 주변의 크고 작은 덩어리를 모두 모아 최종적으로 행성과 행성을 공전하는 위성이 만들어진다. 태양계 형성 과정은 형성 이후 변형이 적게 일어나 당시 환경에 대한 정보를 보관한 소행성, 혜성 등에서 얻은 자료를 토대로 태양계 형성 모형을 시뮬레이션한 후 현재 모습과 비교를 통해 추적해 본다

[그림1] 태양계의 형성과정 출처 : https://spaceplace.nasa.gov/solar-system-formation/en/ [그림1] 태양계 형성과정 출처 : https://spaceplace.nasa.gov/solar-system-formation/en/

지구-생명의 보금자리 우리에게 지구가 특별한 이유는 태양계로, 현재까지 알려진 바로는 유일하게 생명체가 사는 행성이기 때문이다. 생명체가 사는 행성이 드물기 때문에 행성(또는 그 위성)에서 생명체가 탄생하고 진화하기에는 조건이 까다로운 것 같다. 행성에서 생명의 존재에 필수적인 조건을 살펴봄으로써 지구의 특별함이 어떤 의미인지 알아보자. 생명은 물이라는 용매에서 일어나는 화학반응을 기반으로 하기 때문에 액체 상태의 물이 필요하다. 물은 우주에서 흔한 물질이다. 그러나 물이 액체 상태가 되기 위해서는 삼중점 이상의 적절한 온도와 압력이 필요하다. 암석 행성의 표면이라면 적절한 표면 온도와 함께 적절한 압력을 유지하는 대기가 필요하다. 행성의 표면 온도가 결정되는 데는 복사의 흡수와 방출의 에너지 균형이 가장 크게 작용하며, 그래서 태양으로부터의 거리가 가장 중요한 요소다. 1 행성이 적절한 표면 온도를 가지려면 별(태양)에서 적정한 거리에 두어야 하는데, 이를 거주 가능 또는 골디록스 구역이라고 한다. 4지구는 태양으로부터 적정한 거리에서 300K 가까운 온도가 유지되며 표면에 물이 액체 상태로 존재해 생명체가 살 수 있다. 지구와 크기와 구성 물질이 비슷한 암석 행성이지만 태양에 좀 더 가까운 금성은 지구와는 완전히 다른 환경이 돼 생명체가 살 수 없다. 태양에 가까운 암석 행성에서는 태양풍에 의해 대기가 소실될 수 있다. 또 인간과 같은 육지 생물은 태양에서 오는 태양풍과 자외선이 삶을 파괴할 수 있다. 태양풍에 오래 노출되면 생명체는 방사선 피폭으로 죽게 된다. 다행히 지구는 태양풍을 막는 장치를 갖추고 있다. 지구가 만든 자기장은 전하를 띤 입자인 태양풍의 경로를 바꿔 태양풍에 대한 방어막이 된다. 지구가 자석이 될 수 있는 이유는 지구의 내부 온도가 충분히 높고 액체 상태의 철로 된 외핵이 있기 때문이다. 지구가 밀도에 의해 철과 암석이 분화된 내부 구조를 가지고 있어 높은 내부 온도를 오래 유지할 수 있었던 데에는 크기가 충분히 크다는 점도 중요한 요소다. 거기에 더해 광합성을 하는 생명체가 진화함으로써 대기에 산소가 축적되고 오존층이 형성되었으며, 지구는 자외선에 대한 방어막도 갖게 되었다. 이처럼 우연과 필연이 뒤섞인 여러 상황이 합쳐짐으로써 비로소 지구에는 생명의 다양성이 펼쳐질 수 있었다. 그리고 그 다양성에는 지구 위성인 달의 기여도 있다. 태양계 물체는 흡수하는 태양복사와 방출하는 열복사의 에너지가 평형을 이루는 온도를 유지한다. 태양복사의 에너지는 태양으로부터 거리의 제곱에 반비례하고, 열복사의 에너지는 온도의 제곱에 비례하므로 물체의 온도는 태양으로부터 거리의 제곱근에 반비례하여 낮아진다. 즉, 거리가 4배 멀어지면 온도는 1/2로 낮아진다. 압력이 없는 우주에서는 물체는 기체 또는 고체 상태만 가능하다. 아래 물의 상도표에서 압력이 3중점보다 낮을 경우 고체에서 직접 기체로 상이 바뀌는 것을 알 수 있다. 물의 3중점은 273.16K(0.01℃), 0.61166kPa(0.006기압)이다. 물이 액체 상태가 되기 위해서는 삼중점(triple point) 이상의 압력과 온도가 필요하다. 암석 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재하기 위해서는 적절한 온도뿐만 아니라 삼중점 이상의 압력을 유지하는 대기가 필요하다. 지구-생명의 보금자리 우리에게 지구가 특별한 이유는 태양계로, 현재까지 알려진 바로는 유일하게 생명체가 사는 행성이기 때문이다. 생명체가 사는 행성이 드물기 때문에 행성(또는 그 위성)에서 생명체가 탄생하고 진화하기에는 조건이 까다로운 것 같다. 행성에서 생명의 존재에 필수적인 조건을 살펴봄으로써 지구의 특별함이 어떤 의미인지 알아보자. 생명은 물이라는 용매에서 일어나는 화학반응을 기반으로 하기 때문에 액체 상태의 물이 필요하다. 물은 우주에서 흔한 물질이다. 그러나 물이 액체 상태가 되기 위해서는 삼중점 이상의 적절한 온도와 압력이 필요하다. 암석 행성의 표면이라면 적절한 표면 온도와 함께 적절한 압력을 유지하는 대기가 필요하다. 행성의 표면 온도가 결정되는 데는 복사의 흡수와 방출의 에너지 균형이 가장 크게 작용하며, 그래서 태양으로부터의 거리가 가장 중요한 요소다. 1 행성이 적절한 표면 온도를 가지려면 별(태양)에서 적정한 거리에 두어야 하는데, 이를 거주 가능 또는 골디록스 구역이라고 한다. 4지구는 태양으로부터 적정한 거리에서 300K 가까운 온도가 유지되며 표면에 물이 액체 상태로 존재해 생명체가 살 수 있다. 지구와 크기와 구성 물질이 비슷한 암석 행성이지만 태양에 좀 더 가까운 금성은 지구와는 완전히 다른 환경이 돼 생명체가 살 수 없다. 태양에 가까운 암석 행성에서는 태양풍에 의해 대기가 소실될 수 있다. 또 인간과 같은 육지 생물은 태양에서 오는 태양풍과 자외선이 삶을 파괴할 수 있다. 태양풍에 오래 노출되면 생명체는 방사선 피폭으로 죽게 된다. 다행히 지구는 태양풍을 막는 장치를 갖추고 있다. 지구가 만든 자기장은 전하를 띤 입자인 태양풍의 경로를 바꿔 태양풍에 대한 방어막이 된다. 지구가 자석이 될 수 있는 이유는 지구의 내부 온도가 충분히 높고 액체 상태의 철로 된 외핵이 있기 때문이다. 지구가 밀도에 의해 철과 암석이 분화된 내부 구조를 가지고 있어 높은 내부 온도를 오래 유지할 수 있었던 데에는 크기가 충분히 크다는 점도 중요한 요소다. 거기에 더해 광합성을 하는 생명체가 진화함으로써 대기에 산소가 축적되고 오존층이 형성되었으며, 지구는 자외선에 대한 방어막도 갖게 되었다. 이처럼 우연과 필연이 뒤섞인 여러 상황이 합쳐짐으로써 비로소 지구에는 생명의 다양성이 펼쳐질 수 있었다. 그리고 그 다양성에는 지구 위성인 달의 기여도 있다. 태양계 물체는 흡수하는 태양복사와 방출하는 열복사의 에너지가 평형을 이루는 온도를 유지한다. 태양복사의 에너지는 태양으로부터 거리의 제곱에 반비례하고, 열복사의 에너지는 온도의 제곱에 비례하므로 물체의 온도는 태양으로부터 거리의 제곱근에 반비례하여 낮아진다. 즉, 거리가 4배 멀어지면 온도는 1/2로 낮아진다. 압력이 없는 우주에서는 물체는 기체 또는 고체 상태만 가능하다. 아래 물의 상도표에서 압력이 3중점보다 낮을 경우 고체에서 직접 기체로 상이 바뀌는 것을 알 수 있다. 물의 3중점은 273.16K(0.01℃), 0.61166kPa(0.006기압)이다. 물이 액체 상태가 되기 위해서는 삼중점(triple point) 이상의 압력과 온도가 필요하다. 암석 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재하기 위해서는 적절한 온도뿐만 아니라 삼중점 이상의 압력을 유지하는 대기가 필요하다.

【그림 2】물의 상도표 (phase diagram) 【그림 2】물의 상도표 (phase diagram)

생명체에서 물의 가장 중요한 역할은 여러 종류의 화합물을 녹일 수 있는 용매로 작용하는 것이다. 물은 생명 활동과 관련된 많은 화합물이 모여 반응할 수 있는 장소를 제공하며, 때로는 반응에 직접 참여하기도 한다. 물의 독특한 성질은 두 수소 원자가 산소 원자를 중심으로 104.45도의 각을 이루고 있는 분자 구조가 만드는 전기적 극성과 그로 인해 생기는 분자 간 수소 결합에서 온다. 네 골디락스는 영국 전래동화 골디락스와 곰 세 마리에 등장하는 주인공의 이름에서 유래했다. 골디락스는 숲 속을 헤매며 오두막을 발견했고, 식탁에는 수프가 세 개 있었는데 하나는 뜨겁고, 하나는 차갑고, 하나는 적당했다. 그 중에서 적당한 것을 먹고 기뻐하는 것에서 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 최적의 상태를 표현하는 말로 쓰이게 되었다. 달의 탄생 지구는 자기 크기의 4분의 1이 넘는 큰 위성인 달을 가지고 있다. 이런 큰 위성은 일반적인 행성과 그에 따른 위성 형성 과정으로는 만들 수 없다. 현재 달의 기원에 대한 가장 유력한 설명은 화성 크기의 원시행성이었던 테이아(Theia)가 원시지구와 어긋나 충돌해 일부는 지구에 흡수됐고 흩어진 파편은 지구 주위를 떠돌다 다시 모여 달이 됐다는 대충돌 가설이다. 5이 사건은 지구가 탄생한 후 2~3천만 년 정도에 일어났으며, 그 충격으로 지구의 자전축이 공전면에 수직인 상태에서 23.5도 정도 기울어 현재 상태가 된 것으로 보고 있다. 달의 탄생에도 우연은 작용했다. 만약 테이아가 지구에 정면으로 충돌했다면 대부분 흡수돼 달이 생기지 않았을 것이고, 더 비스듬히 충돌했다면 파편이 더 넓게 흩어져 작은 달이 여럿 생겼을 것이다. 커다란 달의 존재는 지구와 생명의 진화에도 큰 영향을 미쳤다. 충돌로 발생한 지구 자전축의 기울기는 계절 변화를 만들었고, 이는 생명과 그 삶의 유형의 다양성을 늘리는 데 기여했다. 달은 지구 자전축을 안정시켜 자전축의 흔들림으로 인한 급격한 기후 변화를 막았으며, 이는 특히 육지 생명체가 멸종을 피하고 기후 변화에 적응할 수 있는 시간을 주었다. 달은 또한 지구에 미치는 기조력으로 밀물과 썰물을 일으켜 해양과 육지의 중간 지대를 만듦으로써 해양 생물이 육지 생물로 진화하는 다리를 놓았다. 5테이아는 그리스 신화에서 달의 여신 셀레네의 어머니로 달을 탄생시킨 원시 행성의 이름에 딱 어울린다. 지구의 역사를 만드는 동력 지표면의 모습은 기껏해야 100년을 사는 인간에게는 큰 변화가 없어 보이지만 지질학적 시간 척도로는 지구가 탄생한 이래 끊임없이 변화해 왔다. 탄생 직후 뜨거웠던 표면이 식으면서 액체 상태였던 암석이 굳어 지각이 만들어지고, 그 위에 해양과 대륙이 생기면서 광물이 생성돼 생명이 진화했다. 그리고 그 위를 뒤덮는 대기의 조성도 변모하였다. 이러한 지구의 역사는 암석이나 빙하 등에 기록된 지구의 옛 모습과 관련된 정보를 통해 추적할 수 있다. 지구 환경 변화의 근본적인 동력은 에너지의 흐름으로, 지구는 내부에서 오는 지열의 흐름과 태양으로부터 유입되는 복사 에너지가 두 가지 주축이다. 현재 지표면에서 지열 흐름의 크기는 대략 0.05~0.1W/m^2 정도이며, 태양 복사 에너지 흐름의 크기는 대략 1,000W/m^2 정도로 크기에 현저한 차이가 있으나, 두 에너지 흐름은 명확히 구별되는 각자의 역할을 가졌다. 지구 내부에서 오는 지열은 지구 형성 과정에서 암석 충돌로 축적된 열에너지와 방사성 원소의 붕괴에서 나오는 에너지가 기원이다. 현재 지구 내 핵의 표면 온도는 태양의 표면 온도와 비슷한 5,700K 정도를 유지하고 있다. 지열의 흐름에 따라 지구 내부는 열을 밖으로 방출하면서 서서히 식어간다. 지열의 흐름이 오래 유지되려면 지구의 크기가 중요한 요소가 된다. 행성이 충분히 커져야 뜨거운 내부는 강한 중력과 맞물려 밀도에 따른 성분 분화와 대류가 일어난다. 지구 내부에서 오는 지열의 흐름은 맨틀 대류와 이에 따른 지각판의 이동을 통해 지각에 지질학적 시간 척도의 변화를 만들어 왔다. 이러한 변화는 지각에 다양한 구조를 만들어 내고, 생명이 탄생하고 진화할 수 있는 다양한 지리적 환경이 조성되는 기반이 되었다. 태양으로부터 유입되는 복사 에너지는 지구의 운명을 태양의 운명과 연관시킨다. 태양의 수명이 유한하기 때문에 결국 지구의 운명에도 필연적인 종말이 있다. 태양의 수명은 100억 년 정도이며 앞으로 55억 뒤에는 적색거성을 거쳐 백색왜성에서 생을 마감할 것으로 예측된다. 핵융합이 진행되면서 태양은 계속 조금씩 밝아지기 때문에 태양에서 지구로 오는 복사의 양도 조금씩 증가해 왔다. 결국은 지구의 기온이 상승해 생명체가 살 수 없게 되고, 태양이 적색거성 단계에 이르러 금성 궤도 너머까지 부풀면 지구는 파국을 맞을 것이다. 하지만 55억 년은 인간의 기준으로는 너무 먼 시간이니 걱정하지 말자. 태양의 수명이 100억 년으로 길다는 점은 수십억 년의 긴 시간이 필요해 보이는 다세포 고등생물의 진화에 중요한 요소로 작용했다. 지구의 생명은 그 시작은 지열의 흐름에 기인했지만 태양의 복사 에너지를 활용함으로써 활짝 꽃이 피게 되었다. 태양 복사 에너지는 지표면의 에너지 흐름의 대부분을 공급하고 있으며, 위도와 지리적 환경에 따른 공급량의 차이로 생긴 온도 차이와 그로 인한 내부 에너지 흐름은 지표면을 역동적으로 만든다. 생명의 진화도 지구 환경의 변화에 한몫했다. 시아노박테리아에서 시작된 광합성은 해양과 대기에 산소를 공급함으로써 지구 광물과 생물의 모습을 바꿔놓았다. 이어진 식물의 육지 정복은 대륙을 푸른색으로 바꾸어 놓았다. 지구를 정복한 인류의 번영은 또 다른 대량 멸종을 초래하고 있으며, 인류에 의한 화석연료 소비는 급격한 이산화탄소 공급으로 기후변화를 촉진하고 있다. 에너지의 흐름은 지구에 다양한 순환구조를 만들어냈다. 에너지 분포의 불균형은 지구 내부에서는 맨틀의 순환을, 지표면에서는 해양과 대기의 순환을 유발했다. 이는 지각판의 이동, 생명의 번영 등과 맞물려 물과 토양과 이산화탄소 등 물질의 순환을 가져왔다. 지구는 암석, 대양, 대기, 생명이 에너지 흐름을 통해 서로 얽혀 있는 복잡계다. 생명체에서 물의 가장 중요한 역할은 여러 종류의 화합물을 녹일 수 있는 용매로 작용하는 것이다. 물은 생명 활동과 관련된 많은 화합물이 모여 반응할 수 있는 장소를 제공하며, 때로는 반응에 직접 참여하기도 한다. 물의 독특한 성질은 두 수소 원자가 산소 원자를 중심으로 104.45도의 각을 이루고 있는 분자 구조가 만드는 전기적 극성과 그로 인해 생기는 분자 간 수소 결합에서 온다. 네 골디락스는 영국 전래동화 골디락스와 곰 세 마리에 등장하는 주인공의 이름에서 유래했다. 골디락스는 숲 속을 헤매며 오두막을 발견했고, 식탁에는 수프가 세 개 있었는데 하나는 뜨겁고, 하나는 차갑고, 하나는 적당했다. 그 중에서 적당한 것을 먹고 기뻐하는 것에서 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 최적의 상태를 표현하는 말로 쓰이게 되었다. 달의 탄생 지구는 자기 크기의 4분의 1이 넘는 큰 위성인 달을 가지고 있다. 이런 큰 위성은 일반적인 행성과 그에 따른 위성 형성 과정으로는 만들 수 없다. 현재 달의 기원에 대한 가장 유력한 설명은 화성 크기의 원시행성이었던 테이아(Theia)가 원시지구와

[그림3](왼쪽) 지구의 구조 (오른쪽) 플레이트와 플레이트의 경계 출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Plate_tectonics #/media/File : Earth_cutaway_schematic-en.svg [그림3](왼쪽) 지구의 구조 (오른쪽) 플레이트와 플레이트의 경계 출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Plate_tectonics #/media/File : Earth_cutaway_schematic-en.svg

 

[그림4] 지각의 판 구조와 판의 이동 방향출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Plate_tectonics#/media/File:Tectonic_plates_boundaries_physical_World_map_Wt_180degE_centered-en.svg [그림4] 지각의 판 구조와 판의 이동 방향출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Plate_tectonics#/media/File:Tectonic_plates_boundaries_physical_World_map_Wt_180degE_centered-en.svg

In the origin and early evolution of the continent, there was only a crustal plate made of basalt and an ocean covering it. The basalt magma melted under the crust contains more silicon than basalt, forming low-density granite. Granite magma rises to the crust of basalt through volcanic activity to form a continental mass. The process of low-density granite floating on dense basalt is an important step in the earth’s eruption and explains the origin of the continent. Granite islands were formed like bands along the volcanic platform, and these islands gathered together to form a continent. Due to the movement of plates, continents that grew at the convergence boundary collided with each other, forming a huge mountain range, and all continents gathered together to form a supercontinent and then scattered. 71% of the ocean’s origin and evolutionary regions are covered with water. Life was born from this water. Where did this water come from? In the universe, hydrogen and oxygen are common elements, and the water they combine is also common molecules. It is also found in ice and rocks and is common in the solar system. It is estimated that the core and mantle inside the earth contain much more water than the surface ocean. Immediately after the birth of the earth, water jetted from inside due to volcanic activity formed a primitive ocean. However, it is estimated that all the water in the primitive ocean evaporated due to the great collision that created the moon. The current ocean is believed to have since been reshaped by internal eruptions and asteroid collisions. At one time, water-rich comets were pointed out as the origin of marine water, but unlike comets, the proportion of isotopes, including deuterium in the ocean, is consistent with asteroids, and the theory of asteroid origin is supported. Since there is no ice on the asteroid inside the frozen line, it is believed that the asteroid that supplied water to Earth came from outside the frozen line. The origin of the atmosphere and evolutionary primitive atmosphere were mostly hydrogen and helium, the main components of the nebula where the solar system was created, and there were some hydrogen compounds such as water vapor, methane, and ammonia. However, the primitive atmosphere was removed by solar wind and geothermal emission, and the empty space was filled with asteroid collisions connected to the Great Collision Incident, nitrogen and carbon dioxide from volcanic activities, forming a secondary atmosphere. Since then, the biggest change in the atmosphere has been the major oxidation incident triggered by cyanobacteria and others inventing photosynthesis, where carbon dioxide confronts oxygen and the atmosphere is filled with nitrogen and oxygen as it is now. In the origin and early evolution of the continent, there was only a crustal plate made of basalt and an ocean covering it. The basalt magma melted under the crust contains more silicon than basalt, forming low-density granite. Granite magma rises to the crust of basalt through volcanic activity to form a continental mass. The process of low-density granite floating on dense basalt is an important step in the earth’s eruption and explains the origin of the continent. Granite islands were formed like bands along the volcanic platform, and these islands gathered together to form a continent. Due to the movement of plates, continents that grew at the convergence boundary collided with each other, forming a huge mountain range, and all continents gathered together to form a supercontinent and then scattered. 71% of the ocean’s origin and evolutionary regions are covered with water. Life was born from this water. Where did this water come from? In the universe, hydrogen and oxygen are common elements, and the water they combine is also common molecules. It is also found in ice and rocks and is common in the solar system. It is estimated that the core and mantle inside the earth contain much more water than the surface ocean. Immediately after the birth of the earth, water jetted from inside due to volcanic activity formed a primitive ocean. However, it is estimated that all the water in the primitive ocean evaporated due to the great collision that created the moon. The current ocean is believed to have since been reshaped by internal eruptions and asteroid collisions. At one time, water-rich comets were pointed out as the origin of marine water, but unlike comets, the proportion of isotopes, including deuterium in the ocean, is consistent with asteroids, and the theory of asteroid origin is supported. Since there is no ice on the asteroid inside the frozen line, it is believed that the asteroid that supplied water to Earth came from outside the frozen line. The origin of the atmosphere and evolutionary primitive atmosphere were mostly hydrogen and helium, the main components of the nebula where the solar system was created, and there were some hydrogen compounds such as water vapor, methane, and ammonia. However, the primitive atmosphere was removed by solar wind and geothermal emission, and the empty space was filled with asteroid collisions connected to the Great Collision Incident, nitrogen and carbon dioxide from volcanic activities, forming a secondary atmosphere. Since then, the biggest change in the atmosphere has been the major oxidation incident triggered by cyanobacteria and others inventing photosynthesis, where carbon dioxide confronts oxygen and the atmosphere is filled with nitrogen and oxygen as it is now.