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- 서호주에 위치한 북극 돔(North Pole Dome)은 지구에서 가장 오래된 운석 충돌구?
- 충돌 시기를 34억 7천만 년 전과 27억 7천만 년 전 두 개 학설, 1년 넘게 논쟁 중
- 우라늄-납 연대 측정법과 루비듐-스트론튬 연대 측정법을 사용한 결과,
- 북극 돔의 충돌층은 최소 30억 년 이상 된 것으로 밝혀져

세계에서 가장 오래된 운석 충돌구, 복원될 수 있을까?

서호주에 위치한 북극 돔(North Pole Dome)은 지구에서 가장 오래된 운석 충돌구일까, 아닐까? 지질학자들은 1년 넘게 이 질문을 놓고 논쟁을 벌여왔다. 연대 측정 결과는 서로 상반되어, 당초 측정된 약 34억 년이라는 연대에 의문을 제기했다. 그러나 최근 충격으로 생성된 광물 분석을 통해 북극 돔이 가장 오래된 운석 충돌구라는 타이틀을 되찾을 수 있는 새로운 증거가 발견되었다. 

▲ 서호주 북극 돔 너머로 보이는 풍경. 지구 표면에는 충돌구의 흔적이 전혀 남아 있지 않다. · 사진: © Curtin University

소행성과 혜성의 충돌은 지구의 역사를 바꿔놓았다. 지형과 기후를 변화시키고, 초기 지구에 생명의 구성 요소를 가져왔지만, 동시에 대규모 멸종과 지구적 재앙을 여러 차례 초래하기도 했다. 달 표면의 수많은 충돌구는 태양계에서 얼마나 빈번하게, 그리고 일부 지역에서는 여전히 충돌이 일어나고 있는지를 보여준다.

하지만 달과는 달리, 지구 표면에는 이러한 "천체" 충돌의 흔적이 거의 남아 있지 않다. 침식, 판 구조론, 그리고 기타 여러 과정으로 인해 대부분의 충돌구는 침식되거나 덮여 버렸다. 게다가, 분화구가 실제로 충돌로 형성된 것인지 항상 명확한 것은 아니며, 그 연대를 측정하는 것 또한 어려울 수 있다.

북극 돔을 둘러싼 논란

호주 필바라 지역의 북극 돔이 그러한 사례 중 하나다. 몇 년 전, 이곳에서 놀라울 정도로 많은 수의 미세한 암석 유리 구형체가 발견되었다. 이러한 구형체는 충돌 시 분출된 용융된 암석이 다시 굳어지면서 형성될 수 있다. 2025년 초, 지질학적 및 광물학적 분석을 통해 오래전 충돌의 추가적인 증거가 제시되었다. 30억 년 이상 된 북극 돔의 한 지층에서 수많은 방사선 원뿔(강력한 충격파로 인해 암석에 생긴 균열선)이 발견된 것이다.

퍼스에 있는 커틴 대학교의 크리스토퍼 커클랜드(Christopher Kitkland)가 이끄는 연구팀에 따르면, 이는 북극 돔에 대규모 충돌이 발생했음을 시사한다. 이 충돌은 원래 직경이 최대 100km에 달하는 분화구를 남겼을 가능성이 있지만, 현재는 그 흔적이 전혀 보이지 않는다. 하지만 이 고대 충돌의 정확한 연대는 논란의 여지가 있다. 커클랜드와 그의 연구팀은 충돌 시기를 34억 7천만 년 전으로 추정하여 북극 돔을 세계에서 가장 오래된 운석 충돌구로 만들었다.

그러나 불과 몇 달 후, 북극 돔은 이 타이틀을 잃었다. 하버드 대학교의 알렉 브레너가 이끄는 지질학자들이 충돌구 내의 더 젊은 암석층에서 방사선 원뿔을 발견했기 때문이다. 그들의 분석에 따르면, 충돌은 27억 7천만 년 전보다 일찍 발생했을 수 없다는 것이다.
역사의 증인, 지르콘

이제 커클랜드와 그의 연구팀은 새로운 연대 측정과 추가 분석을 통해 반박하고 있다. 커클랜드는 "결정적인 증거는 지르콘이라는 작지만 놀라울 정도로 단단한 광물 결정에서 찾을 수 있다. 이 결정은 수십억 년 동안 보존될 수 있다"고 설명한다. 정밀 분석 결과, 일부 지르콘 결정에서 가지 모양의 균열 패턴과 결정 결함이 발견되었다. 연구원은 "우리는 이러한 결함을 충돌 과정에서 변형된 결정으로 해석한다"고 말했다. 충돌의 충격과 열로 인해 지르콘 결정이 깨지고 재결정화되었다.

커클랜드는 "이렇게 재형성된 결정, 즉 충격을 받은 암석 내에서 새로 형성된 결정의 연대를 측정함으로써 충돌 시기를 더욱 정확하게 파악할 수 있다"고 설명했다. 우라늄-납 연대 측정법과 루비듐-스트론튬 연대 측정법을 사용한 결과, 북극 돔의 충돌층은 최소 30억 년 이상 된 것으로 밝혀졌다. 같은 층에 있는 인회석 광물의 연대를 측정한 결과도 유사했다.

아르케아 시대에 발견된 유일한 충돌 분화구

지질학자들에 따르면, 이번 연구 결과는 초기 평가를 뒷받침한다. 연구팀은 "우리가 수행한 지질연대 측정은 이 분화구가 아르케아 시대 이후에 형성되었다는 주장에 반하는 시간적 경계를 제시한다"며 "서로 다른 두 광물 체계의 일치는 이러한 결론을 더욱 강화한다"고 말했다. 아르케아 시대는 약 40억 년 전부터 25억 년 전까지 지속되었다. 현재까지 북극 돔은 이 시대에 형성된 것으로 명확하게 확인된 유일한 충돌 분화구다.

커클랜드는 "새로운 연대 측정 결과에 따르면, 북극 돔은 지구에서 가장 오래된 충돌 분화구이며, 지구 최초의 대륙이 형성되던 시기인 아르케아 시대에 형성된 것으로 확실하게 입증된 유일한 분화구다"고 말했다.

출처: Christopher Kirkland (Curtin University, Perth) et al., Geology, 2026; doi: 10.1130/G54866.1

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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