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- 우리 태양계는 약 200만 년 전에 성간 구름 시리즈의 끝부분에 극도로 가까워졌다.
- 과거 태양계와 밀도가 높고 차가운 성간 구름이 충돌했기 때문일 수 있다
- 성간 물질의 차가움과 에너지 입자,강한 방사선의 강렬한 충격으로 지구 대기와 기후에 심각한 변화. 이것이 빙하시대를 촉발한 것일 수 있다.

지구가 보호를 잃었을 때
200만 년 전에 우리 행성이 성간 물질에 노출되었을 수도 있다.

공간을 통해 보호되지 않을까? 약 200만 년 전, 태양계의 절반이 태양권의 보호 덮개를 잃었을 수 있으며, 이로 인해 지구에도 잠재적으로 심각한 결과가 발생했었을 수 있다. 그 이유는 연구자들이 "Nature Astronomy"에서 보고한 것처럼 과거 태양계와 밀도가 높고 차가운 성간 구름이 충돌했기 때문일 수 있다. 이로 인해 태양권이 너무 많이 변형돼 지구가 차가운 성간 물질에 직접 노출되었다. 아마도 이것이 빙하시대를 촉발한 것일 수도 있다. 

▲ 약 200만 년 전, 우리 태양계는 성간 구름과의 충돌로 인해 태양권의 대부분을 잃었을 수 있다. © NASA

태양은 우리에게 에너지와 열을 제공할 뿐만 아니라 성간 물질의 고에너지 입자와 거친 방사선으로부터 중요한 보호 기능도 제공한다. 이는 태양풍과 태양 자기장이 태양계, 즉 태양권 주위에 큰 보호 거품을 생성하기 때문이다. 보이저 탐사선의 데이터에 따르면 이 둥근 크루아상 모양의 껍질은 이제 명왕성 거리의 두 배까지 우주로 확장된다.

우리 별 동네에 빽빽한 성간 구름

보스턴 대학의 메라브 오퍼(Merav Opher)와 하버드 래드클리프 연구소(Harvard Radcliffe Institute)가 이끄는 천체물리학자들이 최근 발견한 것처럼 태양권으로부터의 이러한 보호가 항상 존재했던 것은 아닐 수도 있다. 연구를 위해 그들은 복잡한 컴퓨터 모델을 사용하여 지역 공간을 통과하는 태양계의 과거 경로를 재구성했다. 연구팀은 LRCC(Local Ribbon of Cold Clouds)라고 불리는 길쭉하고 밀도가 높은 성간 구름에 특히 초점을 맞췄다.

▲ 약 200만 년 전에 태양계 궤도에 있었을 가능성이 있는 차갑고 밀도가 높은 성간 구름인 LxCC(Local Lynx of Cold Clouds)의 잿빛 이미지다. © Opher et al../Nature Astronomy, CC-by 4.0

"이 구름은 성간 매체에서 변칙적이고 이전에 설명할 수 없었던 구조이며 그 기원이 물리학자들에게 아직 잘 이해되지 않았다"고 천체물리학자들은 설명했다. 그러나 천문학적 관측에 따르면 입방 센티미터당 입자 수가 3천 개가 넘고 온도가 20켈빈인 이 구름은 약 8,000켈빈과 입방 센티미터당 입자가 0.2개에 불과한 일반적인 성간 물질보다 훨씬 밀도가 높고 차갑다.

200만 년 전 충돌 가능성

재구성을 통해 우리 태양계는 약 200만 년 전에 성간 구름 시리즈의 끝부분에 극도로 가까워졌을 수 있음을 보여주었다. 빽빽한 구름 중 하나인 LxCC(Local Lynx of Cold Clouds)가 태양계와 충돌했을 수 있다. 우리 시스템에 잠재적으로 극적인 결과가 발생할 수 있다. 태양풍과 별의 자기장은 충돌 중에 전달되는 높은 밀도와 운동량을 견딜 수 없었을 것이다.

▲ 패널은 y = 0의 자오선 평면에서 44 년에 시뮬레이션이 끝난 후 표시. 좌표계는 z축이 태양 회전축, x축이 평행하도록 되어 있다. 축은 성간 흐름 방향(x-z 평면에서 위쪽으로 5° 지점)을 향하고 있으며 y 축은 태양이 중심에 있는 오른쪽 좌표계를 완성한다. a, 자기장. b, 이온 밀도. c, 중립 밀도. d, 속도. (출처:Published: 10 June 2024 A possible direct exposure of the Earth to the cold dense interstellar medium 2–3 Myr ago / nature astronomy)

성간 구름과의 충돌로 인해 보호하는 태양권은 혜성의 꼬리처럼 극적으로 변형되어 뒤쪽으로 확장됐다. Opfer와 그녀의 팀은 “태양권은 0.22 천문 단위로 줄어들기 때문에 지구 궤도 내에 위치하게 된다”고 보고했다. "지구와 태양계의 거의 모든 행성은 궤도의 상당 부분에 걸쳐 성간 물질에 직접 노출됐을 것이다.”

지구와 아마도 우리의 진화에 대한 결과

Opher와 그녀의 동료들은 “이러한 사건은 지구와 기후에 극적인 영향을 미쳤을 것이다”고 설명한다. 성간 물질의 차가움과 에너지 입자 및 강한 방사선의 강렬한 충격은 지구의 대기와 기후에 심각한 변화를 일으켰을 수 있다. Opher는 “우리 연구는 태양과 태양계 밖의 어떤 물체와의 만남이 지구의 기후에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준 최초의 연구다”고 말했다.

당시 LxCC 구름과의 충돌이 지구에 어떤 구체적인 결과를 가져왔는지는 아직 더 자세히 조사할 필요가 있다. 또한 천체물리학자들은 우주 입자의 강력한 유입이 지구의 오존층을 얇아지게 하고 기후를 냉각시켰을 가능성이 높다고 믿고 있다. 그들의 의견으로는 지구의 빙하기가 정확히 이 시기에, 즉 약 200만 년 전 시작된 것은 아마도 우연이 아닐 것이다.

▲ LxCC 구름과의 충돌은 일반적으로 태양계 전체를 둘러싸는 태양권(노란색)을 심각하게 변형시켰고, 성간 매질에서 지구의 궤도(빨간색)를 거의 보호하지 못한 채로 남겨두었을 것이다. © Opher et al../Nature Astronomy, CC-by 4.0

인간의 진화조차도 우주 충돌의 영향을 받았을 수 있다. “대중적인 가설에 따르면 우리 종의 출현은 기후 변화에 의해서도 촉진되었다”고 Opher와 그녀의 팀은 말했다. 약 200만 년 전, 우리 호모 속의 첫 번째 대표자이자 최초의 초기 인류가 아프리카에서 발달했다. 공동 저자인 하버드 대학교의 Avi Loeb는 “우리의 결과는 또한 지구상 생명체의 진화와 우주 환경 사이의 관계에 대한 새로운 관점을 제공한다”고 말했다.

현대의 증인으로서의 동위원소?

우주 충돌은 지구에 매우 구체적인 흔적을 남겼을 수도 있다. 200만 년 전, 지구와 월석에 방사성 동위원소인 철-60의 농도가 증가했다. 그러나 이러한 유형의 원자는 지구에서 자연적으로 발생하지 않는다. 이는 우주에서 유래되었으며 거의 ​​거대한 별의 초신성 폭발에서만 형성된다. 그러나 지금까지 천문학자들은 철-60 수준을 설명할 만큼 가까운 초신성 잔해를 발견하지 못했다.

그러나 지구가 약 200만 년 전에 성간 물질에 노출되었다면 이는 철-60과 기타 우주 방사성 핵종의 퇴적을 설명할 수 있다. 별 폭발로 인한 동위원소는 성간 먼지 입자와 함께 지구에 도달했을 것이다. “우리가 제안한 시나리오는 철-60과 플루토늄-244 동위원소에 대한 지질학적 증거와 일치한다”고 Opher와 그녀의 팀은 썼다.

“그냥 시작”

그러나 천체물리학자들은 그들의 시나리오가 여전히 추가 데이터와 분석을 통해 테스트되어야 한다는 점을 인정한다. 성간 구름의 거동과 성간 물질의 흐름은 지금까지 거의 조사되지 않았으며 따라서 LxCC 구름에 대한 궤도 재구성의 불확실성 요인은 상대적으로 높다. “이것은 시작에 불과하다”고 Opher는 말했다.

예를 들어 가이아 별 카탈로그의 데이터를 주변 먼지 지도와 연결함으로써 우리 우주 이웃에 대한 보다 정확한 매핑을 통해 우리 태양계가 충돌이나 근접 통과를 경험했는지와 빈도에 대해 곧 더 많은 정보를 밝힐 수 있다. “이것은 태양권을 하나의 천문 단위 미만으로 압축하는 성간 구름을 태양이 얼마나 자주 접했는지에 대한 새로운 정보를 제공할 수 있다”고 팀은 썼다.
(Nature Astronomy, 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02279-8)
출처: Nature Astronomy, Boston University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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