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- 6600만 년 전 1km 크기 칙술루브-소행성은 유카탄을 강타해 전 지구적 재앙 초래
- 이 사건의 흔적이 북아메리카의 백악기 생태계인 타니스(Tanis)의 화석에서 발견돼
- 철갑상어류의 경골어류에서 뼈의 성장 고리는 계절의 변화 나타내.
- 가을과 겨울에 밝은색의 뼈 인대 발달, 북반구의 봄이나 여름에 영향 발생했음 시사

공룡의 대량 죽음 은 봄에 일어났다.
물고기와 곤충의 대량 사망 유물은 충격의 계절을 나타낸다.

나쁜 타이밍:
"Dinokiller" 소행성의 충돌은 북반구의 봄에 지구를 강타해 지구 환경에 최악의 시간이 발생했다. 성장과 번식의 단계인 봄철에 주는 영향은 동식물에 특히 심하게 피해를 입히기 때문이다. 그 시점에 대한 증거가 노스다코타 주의 한 장소에서 발견됐다. 그곳에서 모든 주민과 함께 전체 서식지가 해일과 암석 비(rain)에 묻혀 있었다. 

▲ 공룡 시대를 끝낸 소행성 충돌은 최악의 시기에 찾아왔다. © serpeblu / 게티 이미지

6600만 년 전 1km 크기의 칙술루브-소행성(Chicxulub-Asteroid)은 유카탄을 강타해 전 지구적 재앙을 초래했다. 처음 몇 시간 동안 충격파, 열 그리고 쓰나미가 넓은 지역의 모든 생명체를 파괴했다. 3천km 떨어진 거리에서도 노스다코타의 타니스 퇴적물 화석에서 볼 수 있듯이 해일과 암석 비는 갑작스러운 대량 멸종을 초래했다. 전반적으로 공룡을 포함한 지상 동식물종의 약 75%가 그 영향과 그 장단기적 결과로 죽었다.

계절이 중요한 이유

그러나 한 가지 질문은 지금까지 풀리지 않은 채로 남아 있다.
어는 계절에 재앙적인 영향이 지구를 강타했을까? 맨체스터 대학의 로버트 드팔마(Robert DePalma)와 그의 동료들은 “다양한 충돌로 인한 생태학적 영향은 계절에 따라 크게 달라질 수 있다”고 설명했다. 동식물은 동절기 휴식 상태에 있을 때보다 한창 생육과 번식의 시기에 홍수, 화재, 어두움의 시기를 만나면 더 큰 타격을 받는다.

"Chicxulub 영향의 계절을 식별하는 것은 최초의 생물학적 부하를 평가하는 데 결정적인 열쇠가 될 수 있을 뿐만 아니라 전 지구적 영향을 설명하는 데도 중요하다"고 연구원들은 말했다. 그러나 현재까지는 대부분 유물과 매장량이 제 때에 충분히 정리되지 않아 이러한 연대기 분류가 이루어지지 않고 있다. 따라서 결과는 모순된 상태로 유지됐다.

연대 측정 도구, 대량의 화석 무덤

이제 그 해결의 실마리가 북아메리카의 백악기 생태계인 타니스(Tanis)의 화석에서 발견됐다. 이 생태계는 충돌 당일 거의 완전히 파괴되어 진흙과 암석 유리 아래에 보존됐다. 연구를 위해 DePalma와 그의 팀은 계절 표지로 특히 적합한 두 그룹, 철갑상어 그룹과 잎을 먹는 곤충 동물을 선택했다. 

“철갑상어류의 경골어류에서 뼈의 성장 고리는 계절의 변화를 나타낸다. 가을과 겨울에는 밝은색의 뼈 인대가 발달한다”라고 과학자들은 설명한다. 대재앙 이전에 형성된 타니스 물고기 화석의 마지막 성장 고리는 그들이 죽은 단계를 보여준다.

▲ Tanis 1년생 어류의 추정 사망 연대기. A-C, 현대 어류 분류군(Polyodontidae, Acipenseridae, Amiidae)12,14,15,16,30,31,39,43,44,45의 몸 크기를 산란 후 시간 범위와 비교하여 컴파일된 범위. 초기 산란(ES)과 늦은 산란(LS) 시작점 사이에 이 성장 데이터를 괄호로 묶으면 주어진 신체 크기(음영 처리된 영역)와 관련해 가능한 계절 종료점의 전체 스펙트럼을 제공한다. Tanis 표본은 봄 초중반에서 늦여름 사이에 광범위하게 분포되어 있다. 상관 중첩 영역은 이를 더욱 구체화하여 사망 시점을 늦봄에서 여름 중순으로 식별했다. (출처: 관련논문 fig 3 Seasonal calibration of the end-cretaceous Chicxulub impact event)

물고기 뼈는 사망 시기를 나타내

화석 조사 결과 밝혀진 것은 조사된 대부분 물고기에서 마지막 남은 뼈 층은 어두웠다.
DePalma와 그의 팀은 "이것은 봄과 여름에 성장기가 절정에 달했을 때 사망이 발생했음을 시사한다"고 보고했다. 이는 뼈의 탄소를 분석한 결과 확인됐으며, 무거운 동위원소와 가벼운 동위원소의 비율도 계절에 따라 변동한다. 그들도 늦어도 여름까지 죽음을 찬성한다고 말했다.

물고기 화석의 크기는 또 다른 표시를 제공했다.
대량 멸종으로 죽은 철갑상어 중 가장 작은 것은 길이가 16cm 미만인 어린 것이었다.
"이것은 정상적인 1년생 크기보다 훨씬 작으며 이 치어가 1살이 되기 전에 죽었다는 것을 암시한다"고 연구자들은 설명했다. 백악기 철갑상어가 처음 봄과 여름을 민물에서 보내고 가을에 바다로 옮겨갔기 때문에 봄이나 여름에 죽는다는 뜻이기도 하다.

Mayflies : 부화 후 사망

물고기가 유일한 지표는 아니다.
타니스 화석 퇴적물에서 두 그룹의 곤충도 죽은 시간을 알려준다. 여기에는 식물에 알을 낳고 유충이 잎을 통해 먹는 종도 포함된다. 이러한 먹이 터널은 일반적으로 봄과 초여름의 잎에서 특히 자주 볼 수 있다. 팀이 발견한 것처럼 타니스에서는 재해 당시 신선했던 잎의 약 40%에서 이러한 방목 흔적이 발견되었다.

성체 하루살이의 화석은 훨씬 더 명확한 표시를 제공했다.
이 곤충은 일생의 대부분을 유충으로 보낸 다음 봄과 여름에 부화한다. 그러나 날개 달린 성충은 부화한 지 몇 시간에서 며칠 후에 죽는다. "따라서 그것들은 시간적 분류에 대한 신뢰할 수 있는 지표"라고 연구원들은 말했다. 사실, 그들은 재난 동안 새로 퇴적된 지층에서 Tanis에서 수많은 성체 하루살이 화석을 발견했다.

▲ Chicxulub 영향의 계절 보정. 계절 곤충 행동의 상관 범위, 1년 미만 어류 화석 크기 범위를 기반으로 한 추정 시간, 조직학적 데이터(시각 및 동위원소)는 Chicxulub 영향 이벤트에 대한 정교한 시간 추정치를 제공한다. (출처: 관련논문 Fig 4. Seasonal calibration of the end-cretaceous Chicxulub impact event)

재앙은 가장 불리한 때 왔다

과학자들에 따르면, 타니스 화석 발견은 소행성 충돌이 발생한 시기에 대한 여러 독립적인 증거를 제공한다. 공동 저자인 캔자스 대학의 로렌 거치(Loren Gurche)는 "모든 것이 잘 맞아떨어지고 북반구의 봄이나 여름에 영향이 발생했음을 시사한다"고 말했다. 재난은 가장 민감한 단계에서 지구 대부분 육지를 강타했다.

"Chicxulub 충돌의 첫 번째 끔찍한 결과는 북반구의 많은 생물군에 대해 악화됐을 수 있다"고 팀은 기술했다. "이것은 새끼가 번식 가능한 나이에 도달하는 데 몇 년이 걸리거나 이상적인 조건에서만 자손을 낳는 종에게 특히 치명적이었다"
이 종에는 많은 공룡이 포함돼 있어 이 재앙이 종지부를 찍은 것이다.
(Scientific Reports, 2021; doi: 0.1038 / s41598-021-03232-9)
출처: University of Manchester

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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