생명을 위한 행성 지구의 배려 제10강_071030: 우주와 생명

다섯 개의 고체 행성들 중에서 왜 하필 지구만이 생명 서식에 유리한 여건인가? 지질과학과 생명 다섯 개의 고체 행성들 중에서 왜 하필 지구만이 생명 서식에 유리한 여건인가? 태양중심거리 ; 그럼 달은 어떻게 하구? 질량의 크기 ; 금성도 지구와 비슷한데, 뭐? 무거운 달 ; 자전축 세차 운동의 안정성 확보 화산 활동 - 대기와 바다의 형성, 생명 발현의 에너지 제공 판구조 운동 - 탄소-규소 순환고리의 유지  기후의 안정성 지구 자기장 - 태양풍을 막는 방패막의 구실  행성 지구와 지구 생명의 역사 SNU_071030

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2. 지구와 생명의 역사 문자 기록이 기껏 104 년, 그림 흔적이라고 해도 겨우 105년, 유골 화석이라야 겨우 106 년 이전으로 우리를 데려갈 수 있다. SNU_071030

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암석과 화석이 갖고 있는 정보 암석과 화석 기록에 담긴 지구 45억 년 역사를 읽어내려면 특별한 훈련이 필요하다 : 고대사, 고고학, 지질과학, 고인류학, 고생물학, 고기후학 암석과 화석이 갖고 있는 정보 암석의 종류 : 화강암, 퇴적암, 변성암 3000 종의 광물 – 규산염 (Si + O), 탄산염(C + O) 퇴적층 = 바람, 물, 얼음에 의한 침식 작용 암석이 mm 수준의 모래로 만들어져 강물에 쓸려 퇴적 SNU_071030

생물 화석  시대 표지, 층서학, 상대적 시계열 암석 분석 : 광물 분석 - 온도, 압력 화학 분석 - 구성 원소별 함량 암석 분석 : 광물 분석 - 온도, 압력 화학 분석 - 구성 원소별 함량 동위원소 분석 - 자연 시계, 동위원소 비, 사건 ; 절대 시간 SNU_071030

방사능 동위 원소, 방사능 붕괴 ; U-238  44억 7천만 년  Pb-206 암석과 화석의 나이 측정 방사능 동위 원소, 방사능 붕괴 ; U-238  44억 7천만 년  Pb-206 SNU_071030

dN = - k N dt or dN = - N dt/, N(t) = No exp[ -t /] 방사능 원소의 붕괴 과정 dN = - k N dt or dN = - N dt/, N(t) = No exp[ -t /]   반감기 SNU_071030

K-40과 Ar-40의 경우, Ar-40가 불활성 기체이므로 문제 없음. 방사능 동위원소의 원래 함량비 ? K-40과 Ar-40의 경우, Ar-40가 불활성 기체이므로 문제 없음. 화강암이 유리; 변성암은 무리가 따른다. SNU_071030

방사능 동위원소 측정으로 화성암은 화성암의 형성 시기가 변성암은 변성 시기에 해당하는 절대 나이가 측정되지만; 퇴적암의 경우 퇴적암을 이루는 알갱이들의 형성 시기가 측정되므로 퇴적암의 나이로는 적당하지 않다. 퇴적암에는 대신 화석이 있으므로 화석에 의한 연대 측정이 가능하다. 화석의 형성 지하수에 용해된 광물이 유기물을 대치; 규화석, 규화목 유기물을 보존한 채로 남아있는 화석 공룡의 발자국 대형 동물이 화석으로 남기 유리하다. 그러나 대형 동식물은 ‘최근세’에 출현했다. 생명의 기원을 담은 화석은 귀할 수밖에 없다. SNU_071030

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지질시대의 성립 및 시간 척도 Aeon 이언, Era 대代, Period 기紀 Cryptozoic 은생이언 隱生累代 Hadean = hellish 암흑대 ; Archean = ancient life 시생대 ; Proterozoic = earlier life 원생대; Phanerozoic = visible life 현생이언 顯生累代 Paleozoid = old 고생대 ; Mesozoic = middle 중생대 ; Cenozoic = recent 신생대 SNU_071030

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3. 지옥의 지구와 생명의 여명기 대기와 물이 생명 태동의 전제 조건 분수령 안쪽에서는 H2O가 수화물의 형태로만 존재 했다. 충돌하는 미생성 체들 중에는 분수령 바깥에서 발원한 것들이 있었다. 화산 활동에 의한 기체 분출  대기와 바다 H2O, CO2, N2, H2S, SO2 주로 CO2, O2 는 거의 전무한 상태 지구 형성 1억년 안에 대륙, 바다, 대기 생성 산소는 광합성의 산물 ; 산소가 없는 상태에서 생명이 출현했음. 지옥의 생물 혐기성 미생물 ; 열수구에서 발견되는 생물 ; 극한지에 사는 생물 생명의 출현이 지구 역사의 아주 초기에 있었던 것으로 추정됨. 미행성체의 초기 집중 폭격, 45억년 전 비교적 조용했던 시기, 이 시기에도 생물 출현 가능 후기 집중 폭격, 39~38억 년 전; 생겼던 생물의 ‘살균’ 가능성? 폭격에 안전 지대 = 심해저 SNU_071030

4. 생명 서식을 위한 지질 조건 코아, 맨틀, 크러스트 구조와 판구조 운동 5. 생명 서식을 위한 기상 조건 지구 행성체의 내부 열과 층화 현상 내부 열이 맨틀 대류의 추동 요인 지구 내부 열과 지구 자기장의 존재 5. 생명 서식을 위한 기상 조건 온실 효과 : CO2, CH4, H2O 온실 기체 아, 맨틀, 크러스트 구조와 판구조 운동 판구조 운동이 탄산염을 매개로 한 CO2의 순환을 가능케 함. SNU_071030

6. 달의 형성에 관한 모형들 포획 설 : 에너지 방출 기작? 성분이 너무 비슷하다. 동시형성 : 성분이 너무 다르다. 포획 설 : 에너지 방출 기작? 성분이 너무 비슷하다. 동시형성 : 성분이 너무 다르다. 분열 설 : 로쉬 한계의 극복 방안? 달은 질량 면에서 지구에게 너무 버거운 존재! 밀도의 차이 + 지구의 맨틀과 달이 거의 동일한 성분 & 그렇지만 달에는 휘발성 원소가 지구에 비해 희소함.  거대 충돌 사건의 상정 충돌은 원시 지구의 핵으로 철 성분이 가라앉은 지 1~2천만 년 후  거대 충돌 모형의 태동 수성, 천왕성, 명왕성과 카론  충돌 SNU_071030

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7. 지구 생명 위한 ‘우주’의 인내와 안배 지구 자천 축의 세차 운동  계절 변화의 안정성 유지 생명 현상의 주기성 30일/28일 ; 한의학 판구조 운동 !!! 7. 지구 생명 위한 ‘우주’의 인내와 안배 지구 생명과 문명의 출현과 성장은, ‘우주’가 의도한 결과인가 아니면 우주가 실수한 덕분인가 ? SNU_071030

시간, 만남과 완성의 현장 대 추 장 석주 저게 저절로 붉어질 리는 없다. 저 안에 태풍 몇 개, 저 안에 천둥 몇 개, 대 추  장 석주 저게 저절로 붉어질 리는 없다.  저 안에 태풍 몇 개, 저 안에 천둥 몇 개,  저 안에 번개 몇 개가 들어서서 붉게 익히는 것일 게다.  저게 저 혼자 둥글어질 리는 없다.  저 안에 무서리 내린 몇 밤, 저 안에 땡볕 한 달,  저 안에 초승달 몇 날이 들어서서 둥글게 만드는 것일 게다.  대추나무야, 너는 세상과 통하였구나! “한 알의 대추도 저절로 영글지 않습니다. 천둥 몇 개, 땡볕 한 달의 역경 끝에 익어 갑니다. 하물며 사람은 오죽하겠습니까.”  사람이나 대추나 그들의 현재에 과거가 온통 다 녹아 있습니다. 137억년 우주의 역사가. 나는 아주 오래 전에 이 시를 발견해서 나의 시선집에 모셔뒀었다. 그런데 언젠가 고 도원의 아침 편지에 인용된 것을 보고 기뻤다. 따옴표로 묶인 부분은 고 도원 선생의 해설이다. 그 다음 언급은 나의 것이다. SNU_071030