오클라호마의 운석구덩이, 1억 년 나이 조정받아 — 지질학은 반전을 사랑하니까

텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 연구진이 오클라호마 지질 역사의 중요한 부분을 수정했다. 이는 과학자들이 지구 생명 역사의 주요 사건을 해석하는 방식에 영향을 미칠 수 있다.

오클라호마주 에임스 타운 아래에는 수 마일에 걸쳐 뻗어 있는 운석 충돌 구조가 있다. 현재 퇴적층이 분화구를 덮고 있지만, 이곳은 과학적·경제적으로 여전히 중요하다. 에임스 충돌 구조는 석유와 가스의 주요 생산지이기도 하다.

수년간 에임스 분화구는 약 4억 6,750만 년 전 북미 전역에 걸친 주요 운석 충돌 집단에 속하는 것으로 여겨졌다. 이 시기는 오르도비스기 운석 사건으로 알려져 있다. 너무 많은 충돌 구조가 비슷한 시기에 형성된 것으로 보여, 일부 연구자들은 중기 오르도비스기 동안 지구가 토성처럼 소행성 파편으로 이루어진 고리를 가지고 있었을 가능성을 제기했다.

텍사스 대학교 연구진의 새로운 연구는 에임스 충돌이 그 사건에 속하지 않는다는 것을 보여준다. 충돌로 변형된 화강암에서 채취한 지르콘 결정을 연대 측정한 결과, 연구팀은 운석이 약 3억 7,000만 년 전 데본기 후기에 충돌했음을 밝혀냈다. 이로써 분화구는 이전에 믿었던 것보다 거의 1억 년이나 젊어진다.

"어떤 기법을 사용하든, 항상 이 더 젊은 신호로 돌아왔습니다"라고 텍사스 대학교 지구행성과학과 부교수이자 제1저자인 엘리자베스 캐틀로스가 말했다. 이 연구는 7월 《운석학과 행성과학》에 게재되었다.

이 연구 이전에는 에임스 충돌의 연대가 생물학적 증거로만 측정되었다. 연구자들은 암석에 보존된 코노돈트라는 고대 뱀장어 같은 동물의 이빨을 발견했다. 그 화석은 더 오래된 오르도비스기에 살았던 생물에서 나온 것이었다. 그러나 캐틀로스는 소행성이 충돌할 당시 그 이빨이 이미 수백만 년 된 것이었을 가능성이 높다고 말했다. 충돌은 더 오래된 물질을 휘저어 화석을 암석에 섞어 넣으면서도 보존했을 것이다.

지르콘 연대 측정은 매우 다른 시간표를 제공한다. 이는 에임스 분화구가 오르도비스기 운석 사건 동안 형성될 수 없었음을 보여준다. 대신 새로운 연대는 약 3억 7,200만 년 전에 발생하여 지구 해양 생물의 상당 부분을 멸종시킨 프라스니안-파메니안 대량 멸종 사건과 가깝다.

잭슨 지구과학대학 학장이자 공동 저자인 대니 스톡리는 지르콘 우라늄-납 연대 측정이 지구 깊은 과거의 사건 발생 시기를 결정하는 가장 정확한 방법 중 하나를 제공한다고 말했다. 지르콘 결정은 충돌 중 발생한 극심한 압력으로 생성된 미세 구조를 보존할 수도 있다.

"이 작은 결정들은 우리가 과거로 돌아가 지구 고대 지형의 주요 변화를 배울 수 있게 해줍니다"라고 스톡리는 말했다. "대륙 전역의 더 많은 운석 충돌 지점에서 이를 수행하여 이러한 주요 사건에 대한 더 정확한 연대기를 얻을 수 있다면 좋겠습니다."

지르콘이 실제로 운석 충돌의 영향을 받았는지 확인하기 위해 연구팀은 NASA와 협력하여 음극선 발광과 전자 후방 산란 회절을 사용해 결정을 이미징했다. 지르콘이 충돌의 극한 조건을 경험하면 독특한 방식으로 재결정화된다. 이러한 변화는 이미징 기술로 감지할 수 있어 연구자들이 결정이 충돌 자체를 기록했는지 확인할 수 있다.

캐틀로스에 따르면, 대량 멸종과 기타 주요 사건에 대한 더 정확한 연대를 확립하는 것은 지구가 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지 이해하는 데 필수적이다. 한 가지 핵심 질문은 멸종 사건이 주로 운석 충돌과 같은 우주적 힘에 의해 촉발되었는지, 아니면 대규모 화산 활동을 포함한 지구 내부 과정에 의해 촉발되었는지이다.

"이 연구를 통해 우리는 기본적으로 오르도비스기 운석 사건에서 주요 폰을 하나 빼서 프라스니안-파메니안 사건에 던져 넣고, '이 충돌은 여기에 속한다'라고 말하는 것입니다"라고 그녀는 말했다.

이 프로젝트는 전 잭슨 지구과학대학 대학원생에 의해 시작되었다.