'30억 년 전' 지구 강타한 소행성…가장 오래된 충돌구 확인

지구상에서 가장 오래된 것으로 알려진 소행성 충돌구의 정확한 나이가 밝혀졌다.

호주 커틴대학교의 크리스 커클랜드 교수 연구팀은 서호주 지질조사국과 공동 연구를 통해 서호주 필바라 지역에 위치한 '북극 돔(North Pole Dome•일명 미랄가 운석 충돌구)'의 형성 시기를 약 30억2000만 년 전으로 확인했다고 스페이스닷컴, 사이언스얼랏 등이 25일(현지시간) 보도했다. 연구 결과는 국제학술지 '지질학(Geology)'에 게재됐다.

서호주 필바라 사막에 있는 거대한 원뿔형 파편들은 약 30억 년 전 운석 충돌의 증거를 제공한다. (사진= 크리스 커클랜드/커틴 대학교)

북극 돔은 오래전부터 고대 소행성 충돌구로 추정돼 왔지만, 정확한 형성 시기는 확인되지 않았다. 연구진은 충돌 구조에서 발견된 미세한 암석 결정의 방사성 연대를 분석한 결과, 이 충돌구가 약 30억2000만 년 전에 형성됐다는 사실을 밝혀냈다.

이번에 확인된 북극 돔은 지금까지 가장 오래된 충돌구로 알려졌던 서호주의 야라부바 충돌구보다 약 8억 년 더 오래된 것으로 나타났다.

연구진은 암석 속에 포함된 지르콘결정의 우라늄-납 연대 측정법을 활용했다. 지르콘에는 미량의 우라늄이 포함돼 있는데, 시간이 지나면서 우라늄이 일정한 속도로 납으로 붕괴한다. 연구진은 두 원소의 비율을 분석해 지르콘이 소행성 충돌 당시의 엄청난 열과 압력으로 녹은 뒤 다시 결정화된 시점이 약 30억2000만 년 전이라는 사실을 확인했다.

실험실에서 연구 중인 아주 작은 지르콘 결정 샘플 (사진=크리스 커클랜드/커틴 대학교)

지르콘은 지구 지각에 널리 분포하는 광물로, 지질학에서 암석의 형성 시기를 측정하는 대표적인 기준으로 활용된다. 특히 화성암 속 지르콘은 지각의 형성 연대를 규명하는 데 중요한 역할을 한다. 커클랜드 교수는 북극 돔 충돌구의 형성 시기를 밝히는 데도 지르콘 분석이 핵심적인 역할을 했다고 설명했다.

연구팀은 분석 결과의 신뢰성을 높이기 위해 또 다른 광물인 인회석에 대해서도 연대 측정을 실시했다. 인회석 분석 결과 역시 지르콘과 동일한 약 30억2000만 년의 형성 시기를 가리키며 연구 결과를 뒷받침했다.

커클랜드 교수는 "북극 돔 구조는 현재까지 확인된 지구에서 가장 오래된 충돌 분화구이자, 초기 대륙이 형성되던 시기인 시생대에 만들어진 것으로 공식 인정받는 유일한 사례"라고 밝혔다.

시생대는 약 40억 년 전부터 25억 년 전까지의 시기로, 초기 지구에는 현재와 같은 산소가 거의 존재하지 않았다. 대신 화산 활동으로 방출된 메탄과 암모니아 등 다양한 가스가 대기를 채우고 있었으며, 지각 아래에서는 판구조 운동이 막 시작되던 시기로 알려져 있다.

연구진은 북극 돔 충돌이 지구에 원시 생명체가 정착하기 시작하던 시기에 발생한 것으로 추정했다. 이후 수십억 년 동안 이어진 지질 활동으로 당시 형성된 대부분의 충돌구는 침식과 변형을 거쳐 사라졌다.