수평서 약 60도로 충돌…대기로 기후변화 가스 가장 많이 올려 보내

▲ 공룡 멸종 소행성의 지구 충돌 순간 상상도 [Chase Stone 제공]

약 6천600만년 전 지금의 멕시코 유카탄반도에 떨어져 공룡의 멸종을 초래한 소행성은 "가장 치명적인 각도"로 지구에 충돌한 것으로 나타났다.

이 소행성의 충돌로 만들어진 칙술루브 충돌구는 직경이 약 180㎞에 달하며, 소행성의 지름은 약 11~81㎞에 달하는 것으로 연구돼 있다.

영국 '임페리얼 칼리지 런던' 지구과학공학과의 개리스 콜린스 박사가 이끄는 국제 연구팀은 3차원(3D) 충돌 시뮬레이션과 칙술루브 충돌구의 지구물리 자료를 분석해 이런 결과를 얻었다고 과학 저널 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)를 통해 발표했다.

이 대학에 따르면 연구팀은 문제의 소행성이 수평에서 약 60도 각도로 지구와 충돌하면서 상층 대기로 날려 올린 기후변화 가스를 최대치로 만든 것으로 분석했다.

특히 황(黃)은 수십억t이 대기로 날아올라 에어로졸을 형성하면서 햇볕을 막아 광합성을 차단하고 기온을 떨어뜨리는 작용을 했다. 그 결과, 공룡은 물론 지구 생물의 75%를 사라지게 하는데 결정적인 역할을 한 것으로 알려졌다.

연구팀은 영국 과학기술시설위원회(STFC) 고등전산 분산 연구(DiRAC)의 슈퍼컴퓨팅 시설을 이용해 소행성 충돌부터 칙술루브 충돌구 형성까지 처음으로 전 과정을 3D 시뮬레이션으로 분석했다. 이전 연구는 소행성 충돌 직후 순간적으로 대형 웅덩이가 형성되며 바위와 퇴적물 등이 비산하는 단계까지만 진행됐다.

연구팀은 3D 충돌 시뮬레이션을 통한 충돌구 형성 결과와 현재 칙술루브 지형을 비교하고 충돌구 내 시추를 통해 얻은 암석 자료 등을 분석해 소행성의 충돌 각도와 방향 등을 도출했다.

이 분석에는 충돌구의 중앙점과 충돌구 내에서 조각난 암석들이 산처럼 쌓여 형성된 봉우리(peak ring)의 중앙점, 충돌구 지하 약 30㎞에 있는 맨틀 융기부의 중앙점 등 3개 중앙점 간의 상관관계가 활용됐다.

칙술루브 충돌구에서는 남서에서 북동 방향으로 봉우리 중앙점~충돌구 중앙점~맨틀 융기부 중앙점 순으로 형성돼 있었으며, 충돌 시뮬레이션에서는 북동 방향에서 약 60도 각도로 충돌할 때 현재와 가장 비슷한 충돌구가 형성되는 것으로 나타났다.

연구팀은 90도와 60도, 45도, 30도 등 4개의 충돌 각도로 시뮬레이션을 진행했다.

콜린스 박사는 "소행성이 엄청난 양의 기후변화 가스를 대기로 올려보내 공룡 멸종으로 이어진 연쇄반응을 촉발했는데, 이 소행성이 가장 치명적인 각도로 충돌한 것이 상황을 더 나쁘게 만들었을 수도 있다"면서 "공룡으로서는 최악의 시나리오가 펼쳐진 셈"이라고 했다.
논문 공동저자인 독일 프라이부르크대학의 아우리올 레이 박사는 이번 연구 결과와 관련, "1㎞에 달하는 퇴적암 아래 묻혀있지만 지구물리 자료가 충돌 방향과 각도 등을 추론하기에 충분할 만큼 충돌구의 구조에 관해 많은 것을 밝혀준 것은 놀랍다"고 했다.

연구팀은 이번 연구결과가 공룡 멸종을 초래한 소행성 충돌에 관한 중요한 통찰력을 제공해주는 것이지만 더 나아가 다른 행성에 존재하는 대형 충돌구의 형성 과정에 대한 이해를 돕는 것이기도 하다고 밝혔다.