달 흙속에 원시지구 공기…39억년전 질소원자 달로 튕겨나가

달의 흙 속에 갓 태어난 원시지구의 공기가 들어 있다는 주장이 제기됐다.

일본 도쿄대의 오지마 미노루 교수는 1970년대 우주인들이 달에서 가져온 흙을 분석한 결과 원시 지구의 공기가 달의 흙 속에 섞여 들어갔다고 과학전문지 ‘네이처’ 3일자에 발표했다.

오지마 교수는 연구 결과에서 달의 흙 속에 질소 기체의 동위원소 비율이 지금까지 예상했던 것과 달랐다고 밝혔다. 기존에는 질소 동위원소가 태양풍에서 왔다고 생각했으나 연구팀은 태양풍에 들어 있는 동위원소 비율과 달의 흙 속에 있는 동위원소 비율이 달랐다고 설명했다. 오지마 교수는 “달 속에 있는 질소 동위원소 일부는 태양이 아닌 다른 곳에서 왔으며 지구에서 왔을 가능성이 높다”고 주장했다.

연구팀은 이 질소가 지구를 감싸는 자기장이 생기기 전에 달로 왔다고 예상했다. 에너지가 높은 우주 입자가 지구 대기의 질소 원자에 부딪혀 대기권 밖으로 질소 원자를 튕겨내고 달이 이 질소 원자를 잡아당겼다는 것이다. 오지마 교수는 “컴퓨터 실험 결과 지구 자기장이 생긴 것은 39억 년 전이며 이때부터 지구에서 질소 탈출이 멈췄다”고 밝혔다.

이번 연구는 지구의 생명 탄생을 밝히는 데에도 기여할 것으로 보인다. 지구 자기장이 생기면서 고에너지 우주 입자가 지구로 오기 어려워졌고 덕분에 생명 탄생이 가능하게 되었다. 지구에 미생물 같은 첫 생명체가 등장한 것은 35억 년 전으로 알려져 있다. 그동안 지구를 감싼 자기장이 언제 생겼는지는 밝혀지지 않았다.

그러나 과학자들은 오지마 교수의 주장이 사실로 증명되려면 달의 여러 지역의 흙을 좀 더 조사해야 할 것이라고 지적했다.

김상연 동아사이언스 기자 dream@donga.com