지구과학 ① 2-2. 원시지구의 탄생, 원시지구의 환경

▎지구과학 ① 2-2. 원시지구의 탄생, 원시지구의 환경

 

 

◈ 지구의 탄생과 환경

 

1. 원시 지구의 탄생

① 지구의 탄생 과정
지구의 탄생 과정을 다섯 단계로 요약하면 다음과 같다.
ⓐ 미행성 충돌
미행성체들이 충돌하여 매우 작은 원시 지구가 생성되었고, 그 크기가 점차 커지면서 중력이 증가하여 원시 지구의 성장이 가속화되었다. 원시 지구의 탄생 후 현재 지구의 공전 궤도면에 있던 크고 작은 수많은 미행성체들이 지구 표면에 충돌하였다.

‣ 미행성(planetesimal) : 태양계가 생겨날 때 존재했던 것으로 생각되는 작은 천체이다.

 

ⓑ 마그마 바다
미행성체들의 충돌이 계속되면서 열이 발생하였고, 증발한 수증기가 온실 효과를 일으켜 원시 지구의 온도가 점점 높아졌으며, 열에 의해 암석이 녹기 시작하면서 지구는 마그마로 뒤덮였다.
ⓒ 맨틀과 핵의 분리
마그마 바다가 형성된 후 철, 니켈 등의 무거운 금속 성분은 마그마 바다 밑으로 가라앉아 지구 중심부에 핵을 만들었고, 가벼운 규산염 물질은 떠올라서 맨틀을 이루었다. 이렇게 하여 원시 지구 행성은 원시 대기, 맨틀, 핵으로 분리되었다.
ⓓ 원시 지각과 바다의 형성
미행성체들의 충돌이 줄어들어 지표가 식으면서 얇은 지각이 생성되었고, 수증기는 구름을 만들어 비를 내렸으며, 비가 낮은 곳에 고여서 원시 바다가 형성되었다.
ⓔ 원시 대기의 진화
화산 활동에 의해 분출된 수소(H₂), 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃), 수증기(H₂O) 중 질량이 가벼운 수소는 지구 밖으로 날아갔고, 수증기(H₂O), 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃)암모니아로부터 이산화탄소(CO₂)와 질소(N₂)가 만들어졌다.

 

 

2. 원시 지구의 환경
원시 시대에는 육지와 화산 활동으로부터 공급된 성분들이 모여 염류를 이루었고, 원시 대기는 CO₂, N₂, H₂O 등으로 구성되었으며, 원시 지각은 지각 변동으로 인해 초기 지각이 대부분 소멸되었다.

① 바다 환경
미행성체들의 충돌과 활발한 화산 활동으로 원시 지구에서 방출된 다량의 수증기는 상공으로 올라가 구름을 이루어 막대한 양의 비를 내렸고, 그 결과 원시 지구의 표면이 식으면서 지각의 낮은 곳으로 물이 모여 원시 바다가 만들어졌다. 원시 바다에서는 활발한 화산 활동이 일어났는데, 이들 화산 활동으로부터 많은 양의 염화 이온(Cl⁻)이 물속으로 녹아 들어갔고, 비와 강물이 육지로부터 나트륨(Na), 마그네슘(Mg) 등의 광물질을 녹여 바다로 운반해 옴으로써 오늘날과 같이 다양한 염류가 녹아있는 바닷물이 만들어진 것으로 추정된다.

 

 

② 대기 환경
ⓐ 원시 대기 성분
원시 지구는 화산 활동으로 마그마 속의 수소(H₂), 수증기(H₂O), 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃)등의 기체를 대량으로 지구 표면 밖으로 분출하였다. 그 중에서도 가장 많은 양을 차지하는 수증기는 바닷물을 이루거나 햇빛을 받아 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분해되었고, 질량이 가벼운 수소는 상당 부분 지구 밖으로 달아났으며, 상대적으로 무거운 산소는 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃)와 반응하여 다시 이산화탄소(CO₂), 수증기(H₂O), 질소(N₂)를 만들었다. 이러한 원시 대기 성분은 바다 속에 생명체가 등장하면서 서서히 변하기 시작하였다.
ⓑ 대기 중 산소량의 변화
바다 속 해조류의 광합성으로 산소가 조금씩 증가하기 시작하였다. 약 4억 년 전에는 충분히 축적된 산소로 오존층이 형성되어 자외선의 투과율이 감소하였으며, 이로 인해 생물이 수면 가까운 곳과 육지로 나올 수 있었다.
ⓒ 지표 환경
마그마 바다를 이루었던 지구 표면이 서서히 식어 얇은 원시 지각이 형성되었고, 활발한 지각 변동으로 암석이 만들어졌다. 원시 지각은 대륙 지각과 해양 지각의 구분이 없었으며, 지각의 분화에 의해 작은 대륙 지각(화강암질 화석)의 덩어리가 생겨났고, 이 작은 덩어리들이 합쳐져 현재와 같은 큰 대륙을 이루었다. 원시 지구에서는 화산 활동과 같은 지각 변동이 현재보다 활발히 일어났고, 지구 내부의 열대류에 의해 초기의 지각은 대부분 소멸되었다.

 

 

 

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