"지구 생명체, 18억 년 더 살 수 있다"…기존 예측보다 연장

복잡한 기후 모델을 이용해 지구상에서 생명체가 더 이상 생존할 수 없는 종말의 시기를 새롭게 밝혀냈다고 우주과학매체 라이브사이언스가 최근 보도했다. 이번 연구에서 제시된 생존 기간은 이전 연구 결과들보다 훨씬 길어 주목을 받고 있다.

태양은 진화하면서 점점 더 밝아지고 있다. 현재 우리 태양은 45억 년 전 태양계 탄생 당시보다 3분의 1 더 많은 에너지를 방출하고 있으며, 약 50억 년 후 수명을 다할 때까지 계속해서 온도가 상승할 전망이다.

과학자들은 오랫동안 태양이 뜨거워짐에 따라 지구 생명체가 얼마나 오랫동안 버틸 수 있을지 연구해 왔다. 1982년 제임스 러브록과 그의 동료들은 지구 식물 전체와 대부분의 생명체를 지탱하는 '광합성 생물권'이 약 1억 년 후에 소멸할 것이라고 추정했다. 그러나 이후 연구진들은 과학 기술의 발전에 따라 지구 생명체의 멸종 시기를 계속해서 뒤로 늦춰 잡았다.

지난 5월 28일 학술지 ‘JGR 애트머스피어(JGR Atmospheres)’에 발표된 연구 결과에 따르면, 지구상 식물 생명체는 18억 년 후까지 지속될 수 있는 것으로 나타났다. 이는 강한 태양빛에 의한 물 분자 분열과 급격한 증발로 인해 지구의 바다가 우주로 사라지는 시기(약 20억 년 후)와 거의 일치한다.

이번 연구의 공동 저자인 우주 탐사 자선 단체 '블루 마블 스페이스'의 우주생물학자 제이콥 하크-미스라는 "지구상의 생명체, 특히 복잡한 식물이 이전 연구들의 예측보다 더 오랫동안 생존할 수 있다는 점을 증명하고자 했다"고 밝혔다.

지구 생명체는 햇빛을 에너지로 바꾸는 식물, 조류, 일부 박테리아의 광합성에 의존한다. 이 메커니즘은 이산화탄소와 물을 당과 산소로 변환하는데, 특정 온도에 도달하면 식물의 광합성은 멈추게 된다. 결국 태양이 너무 뜨거워지면 식물이 고사하고, 이는 먹이 사슬 전체의 붕괴와 모든 생명체의 멸종으로 이어진다. 또, 태양이 밝아지면서 발생하는 또 다른 문제는 대기 중 이산화탄소가 줄어들어 식물이 자라기 힘든 환경이 된다는 점이다.

이번 연구에 참여하지 않은 시카고 대학교의 행성 과학 연구원 로버트 그레이엄은 “지구는 암석에 이산화탄소를 저장하고 화산 폭발 시 이를 다시 배출하는 자체 '온도 조절기'를 가지고 있다"며 "덕분에 지난 40억 년 동안 생명체가 살기에 쾌적한 표면 온도를 유지할 수 있었다”고 설명했다.

그레이엄에 따르면 기온이 높아질수록 지구는 대기 중에서 더 많은 이산화탄소를 흡수해 지하 암석에 저장한다. 이는 온실효과를 상쇄해 지구 온도를 안정시키는 역할을 하지만, 역설적으로 식물이 사용할 대기 중 이산화탄소는 고갈된다는 뜻이기도 한다.

3D 기후 모델이 찾아낸 '극한 식물'의 가능성

연구진은 이번 연구에서 29개의 정교한 3D 기후 모델을 사용해 다양한 시나리오 속 지구 식물 생태계의 변화를 예측했다. 연구팀은 온도가 너무 높지만 이산화탄소는 안정적인 상황, 반대로 이산화탄소는 부족하지만 온도는 안정적인 상황 등 극단적인 두 가지 한계 조건을 설정한 뒤, 그 사이의 대기 조건 범위를 정밀하게 분석했다.

그 결과, 일부 식물은 예상보다 훨씬 낮은 대기 중 이산화탄소 농도에서도 생존할 수 있다는 점이 확인됐다. 연구에는 다육식물이나 난초처럼 적은 양의 이산화탄소로도 살아남는 특수한 광합성 경로를 가진 식물들이 포함됐다. 또한 해양 식물 중 일부는 물에 녹아 있는 탄소를 흡수해 생존할 수 있는 것으로 나타났다.

이전 연구를 저술하기도 했던 그레이엄 연구원은 "정교한 3D 기후 모델을 통해 지구 기후가 단순 모델의 예측보다 훨씬 더 오랫동안 식물이 살 수 있는 환경을 유지한다는 것을 보여줬다"며 "이는 지구처럼 복잡한 생물권이 항성의 밝기 증가로 인한 환경 변화에 생각보다 더 잘 견딜 수 있음을 시사하는 진전"이라고 평가했다.