초신성과 지구 생명체의 연결고리

초신성이라고 불리는 인근의 폭발하는 별의 수와 지구상의 생명체 사이의 놀라운 연관성이 발견됐다.

증거는 퇴적물에 묻힌 유기물의 비율과 초신성 발생의 변화 사이에 밀접한 관련이 있음을 보여준다. 이 상관관계는 지난 35억 년 동안 명백하며 이전 5억 년 동안 더 자세히 설명됐다.

상관 관계는 초신성이 지구에 생명체가 존재하기 위한 필수 조건을 설정했음을 나타낸다. 이것은 DTU Space 수석 연구원인 Dr. Henrik Svensmark가 과학 저널 Geophysical Research Letters에 발표한 새로운 연구 논문의 결론이다.

논문에 따르면 초신성과 생명 사이의 관찰된 연결에 대한 설명은 초신성이 지구의 기후에 영향을 미친다. 많은 수의 초신성은 적도와 극지방 사이에 상당한 온도 차가 있는 추운 기후로 이어진다. 그 결과 생물학적 시스템에 영양분을 전달하는 데 중요한 강한 바람과 바다가 섞인다. 높은 영양 농도는 생물 생산성을 높이고 퇴적물에 유기 물질을 더 광범위하게 묻는다. 따뜻한 기후는 바람이 약하고 바다의 혼합이 적고 영양분 공급이 감소하며 생물 생산성이 낮고 유기물의 매장량이 적다.

저자인 Henrik Svensmark는 “매혹적인 결과는 유기물을 퇴적물로 이동시키는 것이 간접적으로 산소의 공급원이라는 것이다. 광합성은 빛, 물 및 CO2에서 산소와 당을 생성한다. 그러나 유기 물질이 퇴적물로 이동하지 않으면 산소와 유기물은 CO2와 물이 된다. 유기 물질의 매장은 이러한 역반응을 방지한다. 따라서 초신성은 간접적으로 산소 생성을 제어하며 산소는 모든 복잡한 생명체의 기초”라고 말했다.

이 논문에서 지난 5억 년 동안 해양 영양소 농도 측정값은 초신성 빈도의 변화와 합리적 상관관계가 있다. 해양의 영양소 농도는 해저에 퇴적된 블랙 셰일에 묻혀 있는 황철석(FeS2, “바보의 금”이라고도 함)의 미량 원소를 측정하여 알아낸다. 탄소 12에 대한 탄소 13을 측정하여 퇴적물에서 유기 물질의 비율을 추정하는 것이 가능하다. 생명체는 더 가벼운 탄소 12 원자를 선호하기 때문에 세계 해양의 바이오매스 양은 해양 퇴적물에서 측정된 탄소 12와 탄소 13의 비율을 변화시킨다.

Henrik Svensmark는 “새로운 증거는 우주선이 구름과 기후에 미치는 영향에 의해 매개되는 지구상의 생명체와 초신성 사이의 특별한 상호 연결을 가리킨다”고 말했다.

Svensmark와 동료들의 이전 연구에서는 이온이 에어로졸의 형성과 성장을 도와 구름 분율에 영향을 미친다는 사실이 입증됐다. 구름은 지구 표면에 도달할 수 있는 태양 에너지를 조절할 수 있기 때문에 우주선/구름 연결은 기후에 중요하다. 경험적 증거는 우주선의 강도가 변할 때 지구의 기후가 변한다는 것을 보여준다. 초신성의 빈도는 지질학적 시간 규모에 따라 수백 퍼센트까지 변할 수 있으며 그로 인한 기후 변화는 상당하다.

“무거운 별이 폭발하면 엄청난 에너지를 가진 소립자로 구성된 우주선을 생성한다. 우주선은 우리 태양계로 이동하고 일부는 지구 대기와 충돌하여 여행을 끝낸다. 여기에서 초신성은 대기를 이온화하는 데 책임이 있다”라고 그는 말한다.