에디아카라기(약 6억 3천만~5억 4천만 년 전) 지구 자기장은 기존 연구에서 무작위적 혼란으로 여겨졌지만, 예일대 주도 국제 연구팀은 암석층 분석을 통해 그 변동이 일정한 구조를 가진 질서 있는 패턴임을 밝혀냈다. 이를 바탕으로 연구진은 고대 자기극의 이동을 재구성하는 새로운 통계 방법을 개발해, 에디아카라기 대륙과 해양 지도를 제작할 수 있는 가능성을 제시했다. 데이비드 에반스(David Evans)는 모로코에서 현장 조사를 수행했다.

 

 

 

 

5억 6천5백만 년 전 지구 자기장,

고대 암석 속에서 숨겨진 비밀이 연구를 통해 밝혀지다

예일대 주도 연구팀, 에디아카라기 자기장 질서 규명

고대 지구 지도 가능성 열어

 

 

 

 

 

지구의 에디아카라기(Ediacaran Period, 약 6억 3천만~5억 4천만 년 전)는 과학자들에게 오랫동안 풀리지 않는 미스터리였다. 이전과 이후 지질 시기에는 판구조가 비교적 안정적으로 움직이고, 기후대도 일정하며 지구 자기장 또한 북극과 남극 주위를 완만하게 흔들리거나 가끔 극성을 뒤바꾸는 정도였다. 그러나 에디아카라기의 암석에서는 이러한 규칙이 적용되지 않았다. 지난 수십 년간 연구자들은 이 시기 암석 속 자기 신호가 매우 불규칙하게 변동한다는 사실을 확인했다. 이는 이전과 이후의 암석에서는 찾아볼 수 없는 현상으로, 고대 자기장을 이용해 판구조 이동 지도를 작성하는 데 큰 난제로 작용했다.

 

그동안 과학자들은 다양한 원인을 추정했다. 일부는 판구조가 비정상적으로 빠르게 이동했기 때문이라고 주장했고, 또 다른 일부는 지구 회전축 아래에서 발생한 ‘진극 이동(true polar wander)’ 때문일 수 있다고 추정했다. 하지만 이번 연구는 이러한 변동이 단순한 무작위적 혼란이 아니라, 전 지구적 차원의 일정한 구조를 가지고 있었음을 밝혔다.

 

 

왼쪽부터 데이비드 에반스(David Evans)와 제임스 피어스(James Pierce)가 예일대 고대 자기 연구실(Yale Paleomagnetic Laboratory)에 있다.

 

 

 

예일대 연구진이 주도한 국제 공동 연구팀은 학술지 Science Advances에 연구 결과를 발표했다. 예일뉴스(Yale News)의 최근 보도에 따르면, 연구 공동저자인 예일대 지구 및 행성과학 교수 데이비드 에반스(David Evans)는 “변동을 단순 혼란으로 치부하지 않고, 구조를 찾아내는 새로운 지구 자기장 모델을 제안한다”며, “에디아카라기 고대 자기 데이터를 통계적으로 새롭게 분석하면 당시 대륙과 해양 지도를 제작할 수 있는 열쇠가 될 것”이라고 말했다.

 

연구팀은 모로코 안티아틀라스(Anti-Atlas) 산맥 지역의 화산층에 주목했다. 공동 연구자인 카디 아이야드 대학(Cadi Ayyad University) 연구진이 확인한 이 지역의 암석층은 에디아카라기 시기의 자기 신호가 매우 잘 보존되어 있었다. 연구팀은 층별로 현장에서 시료를 채취해 예일대 실험실에서 고감도 장비로 자기장을 측정했다.

 

첫 저자인 예일대 대학원생 제임스 피어스(James Pierce)는 “기존 연구는 지구 자기장이 과거에도 지금과 유사하게 움직였을 것이라는 전제를 기반으로 분석했지만, 우리는 새로운 접근법을 사용했다”며, “층별 해상도로 자기장을 분석하고 정확한 암석 연대를 측정해 자기극 변화 속도를 정밀하게 확인할 수 있었다”고 밝혔다.

 

 

 

모로코에서 채취한 원통형 시료와 대형 암석 표본.

 

안티아틀라스 산맥에서 현장 조사를 수행한 피어스(Pierce)가 이번 연구의 제1저자이다.

 

 

 

다트머스 대학(Dartmouth College)과 스위스, 독일 연구기관 공동저자들은 추가 암석 데이터와 고정밀 연대 정보를 제공했다. 이를 통해 자기장의 극적인 변화가 수백만 년이 아닌 수천 년 단위로 발생했음을 확인했다. 이 결과는 급속한 판구조 이동이나 진극 이동 이론을 배제하는 근거가 되었다.

 

연구진은 또한 자기장 변동이 단순 혼란이 아니라 특이하지만 일정한 구조를 가지고 있음을 발견했다. 이를 바탕으로 지구 자기극이 단순히 회전축 주위를 흔든 것이 아니라, 지구 전체를 가로질러 이동한 것처럼 보이는 변화를 통계적으로 재구성하는 새로운 방법을 개발했다. 이 수학적 접근은 향후 에디아카라기 세계를 재구성하는 틀을 제공한다.

 

에반스 교수는 “내 경력 내내 대륙과 해양, 판구조의 움직임을 고대부터 현재까지 추적해 왔지만, 에디아카라기 시기는 전 지구적 고대 자기 자료가 이해하기 어려워 큰 장벽이 됐다”며, “이번 통계 방법이 유효하다면 수십억 년에 걸친 판구조 운동을 일관되게 시각화할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

이번 연구는 미국 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받아 수행됐다.