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- 당시 자기장 강도 0~6%로 떨어져
- 카우리 나무 나이테에서 탄소 동위원소 함량 분석
- 극성 반전은 4만1500년 전에 일어났다. 약 4만2350년 전부터 지구 대기의 C14 값이 크게 증가
- 아담 사건(Adam event)때 사람들이 갑자기 동굴을 방문하고 암벽을 칠하기 시작
- 이 무렵 유럽에서는 네안데르탈인이 멸종

자기장이 기울었을 때
마지막 극성 반전은 기후와 환경에 극적인 결과를 가져 왔다.

지구 보호막이 없어졌다.
4만2000년 전에 지구는 일시적으로 보호막인 자기장을 잃었다.
현재 연구에 따르면 자기장 강도가 정상값의 0~6%로 떨어졌다. 그 결과 오로라가 거의 전 지구에서 깜박이고 오존층이 심하게 얇아지고 중위도의 기후가 변했다. 이것은 인간 발달에 영향을 미쳤을 수 있다. 연구자들이 "사이언스"에 보고한 내용이다.

▲ 4만2000년 전에 자기장은 거의 0으로 약해졌다. 그 결과 전 세계의 오로라와 기후와 환경의 변화가 있었다. © NASA

지구의 자기장은 단단한 우주 방사선에 대한 가장 중요한 보호막이다.
그러나 그 강도는 시간이 지남에 따라 변동하며 약화 기간은 극점을 완전히 반전시킬 수 있다. 마지막으로 멈추었던 극성 반전은 약 78만 년 전이었다. 그 이후로 몇 번의 짧은 극이동, 소위 여행이 있었다. 자기장은 수백 년 후에 이전 극성으로 되돌아간다.

시간 목격자로서의 나무

그러한 극성 반전은 지상 생활 세계에 무엇을 의미할까?
그리고 극 반전 이전의 자기장 난류는 얼마나 심할까?
지금까지 이러한 질문에 대한 답변은 거의 없다. 더욱 흥미진진한 것은 연구팀이 약 4만2000 년 전 마지막 극점 여행의 과정과 결과에 대해 얻은 통찰력이다.
이 라샤(Laschamp) 사건 기간 자기장의 강도는 28%로 떨어졌고 북극과 남극은 약 800년 동안 자리를 바꿨다.

애들레이드에 있는 남호주 박물관의 앨런 쿠퍼(Alan Cooper)와 그의 동료들은 현재 특별 증인의 도움으로 이 기간과 극성 반전 이전의 혼란 단계에서 일어난 일을 결정했다.
라샤(Laschamp) 사건 당시의 카우리(Kauri) 나무(Agathis australis)는 뉴질랜드 늪에 보존돼 있다. 연구를 위해 그들은 수명이 긴 나무의 나이테에서 동위 원소 탄소-14(C14)의 함량을 분석했다. 이 동위 원소는 자기장이 약해지고 우주 방사선이 질소 원자를 탄소로 분해할 때 지구 대기에서 점점 더 형성된다.

▲ 이 화석 카우리 나무는 약 42,000 년 전 극지가 반전된 시기까지 거슬러 올라간다. © Nelson Parker

우리 보호막이 완전히 사라졌다.

시드니 뉴 사우스 웨일즈 대학의 공동 저자 크리스 터니(Chris Turney는 “처음으로 우리는 지구 자기(magnetic) 암석의 마지막 극성 반전의 시간과 효과를 정확하게 결정할 수 있다. 이에 따르면 이 극성 반전은 4만1500년 전에 일어났다. 그러나 약 4만2350년 전부터 지구 대기의 C14 값이 크게 증가했다.

이것이 의미하는 것은 이 기간 지구 자기장의 강도가 매우 낮은 값으로 떨어졌음에 틀림없다.
"이 Adams 이벤트 기간 동안 지구 자기장의 강도는 0~6%로 떨어졌다"고 Turney는 보고했다. "원칙적으로 그 당시에는 더 이상 자기장이 없었다. 우주 방사선에 대한 보호막이 완전히 사라졌다."

이온화된 대기와 얇아진 오존층

과학자들은 카우리 나무와 다양한 지구 화학적 기후 및 환경 기록 보관소와 모델 시뮬레이션을 사용해 지구 자기장에서 새로 발견된 약화 단계의 결과를 조사했다.
"이 카우리 나무는 로제타 스톤과 같으며 전 세계의 동굴, 얼음 코어 및 이탄 습지에서 환경 변화의 증거를 모으는 데 도움이 된다"고 Cooper는 설명했다.

평가는 약 4만2000년 전 아담스 사건이 지구의 기후와 환경 조건에 중대한 영향을 미쳤음에 틀림이 없다는 것을 보여주었다. 무엇보다도 우주 방사선의 증가된 폭격은 대기를 이온화하고 오존층을 얇게 만들었다. “우주에서 필터링되지 않은 방사선은 지구 대기의 산소 분자를 찢어 내고 전자를 분리하고 빛을 방출했다”고 Turney는 설명했다.

오로라, 번개 및 기후 변화

그 결과 지구 표면의 자외선 복사가 증가하고 동시에 열대 지방에 도달한 극광이 있었다.
"초기 인간은 하늘 전체에 빛나는 베일과 줄무늬와 같은 놀라운 오로라를 보았을 것이다"고 Cooper는 말한다. 동시에, 이때의 대기는 매우 전기적으로 충전되었을 수 있다. 그 결과 Elm의 불과 번개와 같은 빛 현상이 발생했다. 쿠퍼는 "사람들에게는 세상의 종말처럼 보였을 것"이라고 말했다.

동시에, 연구자들이 모델 시뮬레이션을 사용해 결정한 것처럼 대규모 기류와 기후에도 변화가 있었다. 호주를 포함한 남반구의 온대 위도에서는 그 결과 기후가 더 시원하고 건조해졌고 빙하는 북반구에서 진행됐다.

▲ 스페인 엘 카스티요 동굴에서 발견된 42,000년 된 손자국. © Paul Pettitt / Gobierno de Cantabria

그 사건이 우리 조상들에게 영향을 미쳤을까?

쿠퍼와 그의 동료들은 "아담의 사건은 지금까지 거의 인식되지 않은 주요 기후, 생태 및 고고학적 격변을 나타내는 것 같다"고 말했다. 그들의 관점에서 이 사건은 인류의 진화에도 영향을 미쳤을 수 있다. 동시에 사람들이 갑자기 동굴을 방문하고 암벽을 칠하기 시작했기 때문이다. 이 무렵 유럽에서는 네안데르탈인이 멸종되었다.

"전반적으로 이러한 결과는 지구 역사의 과정에서 지자기 극성 반전 및 이동의 진화 효과에 대한 중요한 질문을 제기한다"고 과학자들은 결론지었다.
(Science, 2021; doi : 10.1126 / science.abb8677)

출처 : University of New South Wales

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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