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눈덩이 지구

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목차

1. 개요

눈덩이 지구는 선캄브리아 시대 말기인 약 6억에서 8억 년 전, 지구가 전 지구적으로 빙하로 뒤덮였던 현상을 가리키는 가설이다. 1992년 조셉 키르슈빙크에 의해 처음 제시되었으며, 전 지구가 얼어붙는 환경 변화가 원생 생물의 대량 멸종과 생물의 진화를 가져왔다고 본다. 눈덩이 지구 가설은 전 지구적 빙하기에 대한 증거, 즉 저위도 빙하 퇴적물, 덮개 탄산염, 호상철광층 등을 통해 뒷받침된다.

눈덩이 지구의 시작은 화산 폭발, 온실 기체 감소, 태양 변동, 지구 궤도 변화 등 다양한 요인에 의해 발생할 수 있으며, 지구 냉각화의 원인은 열대 지역의 대륙 분포와 암석 풍화 작용에 기인한다. 눈덩이 지구로부터의 탈출은 화산 활동으로 인한 온실 기체 증가와 지구 온난화, 얼음의 감소와 알베도 감소에 따른 양성 피드백을 통해 이루어진다.

눈덩이 지구는 생명체에 큰 영향을 미쳐 광합성 생명체를 억제하고 대기 중 산소를 고갈시켰을 것으로 추정되나, 다양한 피난처에서 생명체가 생존했을 가능성도 제기된다. 또한, 초기 다세포 생물의 다양화에 영향을 미쳤을 가능성이 있으며, 눈덩이 지구와 관련된 화석 기록과 생물 다양성의 변화에 대한 논쟁도 존재한다.

눈덩이 지구 가설에 대한 반론으로, 적도 부근에 얼음이 없는 바다가 존재했다는 "슬러시볼 지구" 가설이 제시되었으며, 지구 기후 모델링의 어려움, 스트론튬 동위원소 데이터의 불일치 등의 논란이 있다. 또한, 대륙 이동, 자전축 기울기 변화, 관성 상호 교환 등 다양한 대안 가설이 제시되고 있다.

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눈덩이 지구
개요
다른 이름원시 지구 눈덩이 가설
전 지구적 빙하 시대
신원생대 빙하기
시기원생누대
주요 빙하기휴로니안 빙하기
스타티안 빙하기
마리노안 빙하기
가스키에르 빙하기
바이코누르 빙하기
원인 (가설)대기 중 이산화 탄소 농도 감소
태양 활동 약화
화산 활동 감소
대륙 분포
증거빙하 퇴적층 (틸라이트)
줄무늬 철광층
탄산염 덮개
자기 이상
상세 내용
휴로니안 빙하기 (Huronian glaciation)시기: 약 24억년 전 ~ 21억년 전
특징: 가장 오래된 빙하기, 대기 중 산소 농도 증가와 관련
스타티안 빙하기 (Sturtian glaciation)시기: 약 7억 1700만년 전 ~ 6억 6000만년 전
특징: 가장 심각한 빙하기 중 하나, 전 지구적 빙하로 추정
마리노안 빙하기 (Marinoan glaciation)시기: 약 6억 5000만년 전 ~ 6억 3500만년 전
특징: 스타티안 빙하기 이후 발생, 남화강암 형성
가스키에르 빙하기 (Gaskiers glaciation)시기: 약 5억 8000만년 전
특징: 비교적 짧은 기간의 빙하기, 에디아카라기 생물군 직전
바이코누르 빙하기 (Baykonurian glaciation)시기: 약 5억 4700만년 전 ~ 5억 4000만년 전
특징: 캄브리아기 초기, 생물 진화에 영향
눈덩이 지구 가설
내용지구 전체가 얼음으로 덮였다는 가설
조지프 커슈빙크(Joseph Kirschvink)가 1992년에 처음 제안
폴 F. 호프만(Paul F. Hoffman) 등이 지지
논쟁완전한 눈덩이 지구였는지, 부분적인 빙하기였는지 논쟁 존재
빙하 시대에도 액체 상태의 물이 존재했다는 증거 존재
영향
생물 진화빙하기 이후 에디아카라 생물군과 캄브리아기 폭발에 영향
생물 다양성 증가의 계기
기후 변화빙하기와 간빙기의 반복은 지구 기후 시스템에 큰 변화를 초래
대기 및 해양 순환에 영향

2. 역사

선캄브리아 시대가 끝날 무렵인 6억에서 8억 년 전, 빙하 시대가 존재했다는 생각이 지구사를 연구하는 학자들 사이에 주류가 되고 있다. 이것을 눈덩이 지구 이론이라고 하는데, 1992년에 캘리포니아 공대 죠 카슈빙(Joseph Kirschvink) 교수가 전문지에 발표[125]한 것이 시작이다. 그는 줄무늬 철 형성의 존재가 전 지구적 빙하 에피소드와 일치하며, 화산에서 방출되는 이산화 탄소(CO2)의 축적으로 인한 초온실 효과로 완전히 얼음으로 덮인 지구에서 벗어날 수 있다는 것을 제시했다.

1998년에는 하버드대 교수 폴 호프만(Paul F. Hoffman)이 남아프리카의 나미비아에서 캡 카보나이트(cap carbonates) 조사한 결과[126]를 바탕으로 과학잡지 사이언스에 투고하여 큰 반향을 얻게 된다.

이 가설에서 주목할 점은 전 지구가 얼어붙는 엄청난 환경 변화가 원생 생물의 대량 멸종과 함께 생물의 진화를 가져왔다고 여겨지는 것이다. 예를 들면 산소로 호흡하는 생물의 탄생이나, 에디아카라 동물군(Ediacara biota)이라 불리는 다세포 생물의 출현 등도 눈덩이 지구 현상과 밀접하게 관계된다고 보는 것이다.

눈덩이 지구 가설이 제기되기 훨씬 이전부터 고대 선캄브리아기 빙하기에 대한 증거가 축적되는 일련의 발견들이 있었다.


  • 1871년 J. 톰슨은 스코틀랜드 아일레이에서 고대 빙하에 의해 재작업된 물질(틸라이트)을 발견했다.[4]
  • 1884년 호주에서 유사한 발견이 있었다.
  • 1887년 인도에서 유사한 발견이 있었다.
  • 1891년 한스 뢰쉬가 노르웨이 북부에서 "뢰쉬의 모레인"을 보고했다.


이후 많은 다른 발견들이 이어졌지만, 당시 대륙 이동설이 거부되면서 그 이해에 어려움이 있었다.[5]

더글러스 모슨(Douglas Mawson)은 호주의 지질학자이자 남극 탐험가로, 남아프리카 공화국의 신원생대 층서 연구에 많은 시간을 쏟았으며, 두껍고 광범위한 빙하 퇴적물을 확인했다. 그는 지구 전체의 빙하기 가능성에 대해 추측했다.[6] 그러나 모슨의 생각은 호주와 저위도 빙하 퇴적물이 발견되는 다른 대륙들의 지리적 위치가 시간이 지나도 변하지 않았다는 잘못된 가정에 근거했다.

1964년, W. 브라이언 할랜드(W. Brian Harland)는 고지자기 데이터를 통해 스발바르(Svalbard)와 그린란드의 빙하 퇴적암이 열대 위도에서 퇴적되었음을 보여주었다.[7] 그는 해양 빙하암이 열대에서 퇴적될 정도로 극심한 빙하기가 발생했다고 주장했다.

1960년대, 소련의 기후학자 미하일 부디코(Mikhail Budyko)는 얼음 덮개가 지구 기후에 미치는 영향을 조사하기 위해 간단한 에너지 균형 기후 모델을 개발했다. 이 모델을 사용하여 부디코는 얼음 시트가 극지방에서 충분히 멀리 확장되면, 얼음의 증가된 반사율(알베도)이 더 많은 냉각과 더 많은 얼음 형성을 유발하여 지구 전체가 얼음으로 덮일 수 있다는 것을 발견했다.[8]

1971년, 미국의 물리학자 아론 페그레(Aron Faegre)는 유사한 에너지 균형 모델이 세 가지 안정적인 지구 기후, 그 중 하나가 눈덩이 지구라고 예측한다는 것을 보여주었다.[9]

프랭클린 반 호튼은 호수 수위가 상승하고 하강하는 일관된 지질학적 패턴을 발견했는데, 이는 현재 "반 호튼 주기"로 알려져 있다. 그는 퇴적암에서 인(phosphorus) 퇴적물과 줄무늬 철 형성에 대한 연구를 통해, 행성 표면이 6억 5천만 년 전에 얼어붙었다고 가정하는 눈덩이 지구 가설의 초기 지지자가 되었다.[10]

2010년, 하버드 대학교(Harvard University) 지구 및 행성 과학과의 조교수인 프랜시스 A. 맥도날드와 다른 연구자들은 크리오기 시대에 로디니아(Rodinia)가 적도 위도에 위치했으며, 해수면과 같거나 낮은 위치에 빙하 얼음이 있었고, 관련 스터트 빙하가 전 지구적이었다는 증거를 보고했다.[12]

후기 신원생대에는 3~4차례의 상당한 빙하기가 있었다. 이 중 마리노 빙하기가 가장 중요했고, 스터트 빙하기도 널리 퍼져 있었다.[105] 카이가스 "빙하기" 또는 "냉각 사건"의 상태는 현재 불분명하다. 새로운 증거에 따르면 지구는 신원생대에 여러 차례의 빙하기를 겪었으며, 이는 눈덩이 지구 가설과 강하게 대립될 것이다.[3]

2. 1. 눈덩이 지구 가설 이전

이 가설이 제안되기 전에는 지구가 탄생 직후 Magma ocean|마그마 오션영어에 덮여 데워져 있는 상태에서 서서히 차가워졌고, 이후 따뜻한 날씨의 온난기와 다시 차가워지는 한랭기, 빙하기를 거치면서 현재에 이른 것으로 여겨졌다. 결국 지구 전체가 적도까지 완전히 얼어붙은 시기는 없었다고 생각되었다.[111]

지구 궤도에 오는 태양 광선의 열수지를 고려할 때, 만일 지구 전체가 동결했다면 그 반사율(알베도)로 태양빛 대부분은 우주 공간에 반사하여 한번 얼어붙은 지구를 영원히 녹일 수 없다고 생각되었다. 따라서 지금도 동결 상태이어야 한다는 의미이다.

결과적으로 현재 지구가 따뜻한 날씨를 가지며 액체 상태의 바다를 이루고 있다는 것이 지구 전체가 얼어붙은 일은 단 한 번도 없었다는 증거라고 일컬어 왔다. 또한 지구 생명이 약 38~40억 년 전에 탄생한 이래로 계속되어 왔다는 사실이, 전 지구적 완전 동결이라는 파국적인 사태가 일어나지 않았다는 증거로 여겨져 왔다.[112]

2. 2. 눈덩이 지구 해소 가설

눈덩이 지구 가설에서는 화산 활동과 바다의 이산화탄소 흡수 현상을 통해 지구의 동결 상태가 해소되는 과정을 설명한다.[125][126] 화산 활동으로 발생한 이산화탄소 등 온난화 가스는 온실 효과를 일으켜 지구 온도를 상승시킨다. 눈덩이 지구 당시 약 -50℃였던 지구 평균 온도는 거의 100℃ 가까이 상승했고, 이로 인해 얼음이 모두 녹게 된다. 이후, 데워진 액체 상태의 바다가 대기 중 이산화탄소를 흡수하여 온난화 가스 농도가 약해진다. 그 후 등장한 광합성 생물에 의해 이산화탄소 농도가 급격히 감소하면서 지구가 식어 현재와 같은 온도가 되었다는 설명이다.[113] 바다가 얼어붙었더라도 화산에서 나온 이산화탄소는 바다에 흡수될 수 없었기 때문에, 동일한 온실 효과로 바다가 녹았다고 설명할 수도 있다.

최근 연구에 따르면 선캄브리아 시대 말기에 약 2억 년 동안 4회 정도의 지구 동결이 있었고, 그 이전인 약 22억 년 전에도 지구 전체가 한랭화(휴로니안 빙하기)되었다고 여겨진다.

3. 메커니즘

눈덩이 지구 가설에 따르면, 선캄브리아 시대 말(약 6억~8억 년 전)에 전 지구가 얼어붙는 극심한 빙하기가 발생했다. 이 가설은 1992년 캘리포니아 공대의 조셉 커슈빙크(Joseph Kirschvink) 교수가 처음 제안했고,[125] 1998년 하버드대의 폴 호프만(Paul F. Hoffman) 교수가 남아프리카 나미비아의 캡 카보네이트(cap carbonates) 조사 결과를 바탕으로 '사이언스'에 발표하면서 큰 주목을 받았다.[126]

눈덩이 지구 현상은 원생 생물의 대량 멸종뿐만 아니라 산소 호흡 생물의 탄생, 에디아카라 동물군으로 불리는 다세포 생물의 출현 등 생물 진화에도 큰 영향을 미친 것으로 여겨진다.

눈덩이 지구 사건은 초기 냉각 메커니즘에서 시작된다. 초기 냉각의 원인으로는 초화산 폭발, 온실 기체(메탄, 이산화 탄소) 감소, 태양 변동 변화, 지구 궤도 섭동 등이 있다.

초기 냉각으로 인해 지구의 얼음과 눈의 면적이 증가하면 지구의 알베도가 증가하여 냉각을 가속화하는 양성 피드백이 발생한다. 즉, 얼음과 눈이 많아질수록 더 많은 태양 에너지를 반사하여 지구가 더욱 추워지는 것이다. 이 과정은 적도 부근에 대륙이 분포하면 더욱 심화되는데, 이는 얼음이 태양 복사가 가장 강한 적도 지역에 축적되어 냉각 효과를 더욱 증폭시키기 때문이다. 이러한 양성 피드백은 결국 걷잡을 수 없는 냉각을 유발하여, 적도가 현대 남극 대륙만큼 추워지는 결과를 초래할 수 있다.

지구 냉각화의 구체적인 원인과 과정은 '지구 냉각화의 원인' 하위 섹션에서, 눈덩이 지구에서 벗어나는 과정은 '전 지구적 빙하기로부터의 탈출' 하위 섹션에서 각각 자세히 설명하고 있다.

3. 1. 지구 냉각화의 원인

대륙의 열대 지역 분포는 태양열 흡수를 줄이고 강우량을 증가시켜 암석 풍화를 촉진한다. 암석 풍화는 대기 중 이산화탄소를 제거하는 과정으로, 이산화탄소 농도 감소는 온실 효과를 약화시켜 지구를 냉각시킨다.[107] 열대 대륙은 탁 트인 대양보다 반사율이 높아 태양열을 덜 흡수한다. 오늘날 지구에서 태양 에너지의 대부분은 열대 해양에서 발생한다.[50] 또한 열대 대륙은 더 많은 강우량의 영향을 받으며, 이는 강수량 증가와 침식을 유발한다. 공기에 노출되면, 규산염 암석은 대기에서 이산화탄소를 제거하는 풍화 반응을 겪는다. 이러한 반응은 일반적으로 다음과 같은 형태로 진행된다.

: 암석 형성 광물 + CO2 + H2O → 양이온 + 중탄산염 + SiO2

이러한 반응의 예는 월라스토나이트의 풍화이다.

: CaSiO3 + 2 CO2 + H2O → Ca2+ + SiO2 + 2

방출된 칼슘 양이온은 해양의 용존 중탄산염과 반응하여 화학적으로 침전된 퇴적암인 탄산 칼슘을 형성한다. 이는 온실 가스인 이산화탄소를 공기에서 지권으로 이동시키며, 지질 시간 척도에서 정상 상태로 화산에서 대기로 방출되는 이산화탄소를 상쇄한다.

2003년 현재, 신원생대 동안의 정확한 대륙 분포를 확립하기는 어려웠는데, 분석에 적합한 퇴적물이 너무 적었기 때문이다.[51] 일부 재구성은 극지 대륙을 가리키는데, 이는 다른 모든 주요 빙하기의 특징이었으며, 얼음이 핵을 형성할 수 있는 지점을 제공한다. 해양 순환 패턴의 변화는 눈덩이 지구의 방아쇠를 제공했을 수 있다.[52]

신원생대 눈덩이 지구 시작에 기여했을 수 있는 추가 요인으로는 대기 메탄과 반응하여 훨씬 약한 온실 가스인 이산화탄소로 산화시킬 수 있을 만큼 충분한 양에 도달했을 수 있는 대기 중 자유 산소의 도입[53]과 더 어리고—따라서 더 희미한—태양, 즉 신원생대에는 6% 적은 복사선을 방출했을 것이라는 점이 있다.[30]

일반적으로 자연 기후 변동과 입사 태양 복사의 변화로 인해 지구가 더 추워지면 냉각이 이러한 풍화 반응을 늦춘다. 그 결과 대기에서 더 적은 이산화탄소가 제거되고 이 온실 가스가 축적됨에 따라 지구가 따뜻해진다. 이러한 '음성 피드백' 과정은 냉각의 크기를 제한한다. 그러나 기원대 동안 지구의 대륙은 모두 열대 위도에 있었는데, 이는 지구가 냉각될 때에도 높은 풍화율이 육지에서 계속되었기 때문에 이러한 조절 과정의 효과를 떨어뜨렸다. 이로 인해 얼음이 극지방 너머로 진출했다. 얼음이 적도에서 30° 이내로 진출하면,[54] 얼음의 반사율(알베도) 증가가 추가 냉각과 더 많은 얼음 형성을 유발하여 지구 전체가 얼음으로 덮일 수 있는 양의 피드백이 발생할 수 있었다.

극지 대륙은 증발률이 낮기 때문에 상당한 탄소 침전을 허용하기에는 너무 건조하여 탄소 순환에서 제거할 수 있는 대기 중 이산화탄소의 양을 제한한다. "전 지구적" 빙하기 이전 퇴적물에서 동위 원소 13C의 비율이 12C에 비해 점진적으로 증가하는 것은 눈덩이 지구 이전의 이산화탄소 감소가 느리고 지속적인 과정이었음을 나타낸다.[55] 눈덩이 지구의 시작은 퇴적물의 δ13C 값의 급격한 하락으로 특징지어지며,[56] 이는 차가운 온도와 얼음으로 덮인 해양으로 인한 생물 생산성의 붕괴로 기인할 수 있는 특징이다.

2016년 1월, 저논(Gernon) 연구진은 얕은 능선을 따라 유리질쇄설암의 분출과 급격한 변화를 두꺼운 얼음 덮개가 있는 해양의 알칼리도 대폭 증가와 연결하는 "얕은 능선 가설"을 제안했다. 저논 연구진은 빙하기 과정 동안의 알칼리도 증가는 눈덩이 지구 사건 이후에 형성된 덮개 탄산염의 두께를 설명하기에 충분하다는 것을 증명했다.[57]

스터티안(Sturtian) 빙하기의 시작 시기를 측정한 결과, 열대 지역에 대규모 화성암 지대가 형성된 시기와 일치하는 것으로 나타났다. 이 적도 대규모 화성암 지대의 풍화는 주요 빙하기의 발달을 가능하게 할 만큼 충분한 이산화탄소를 공기에서 흡수했을 것으로 여겨진다.[58]

3. 2. 전 지구적 빙하기로부터의 탈출

화산 활동으로 방출되는 이산화탄소는 얼음으로 덮인 바다에 흡수되지 않고 대기 중에 축적된다.[113] 이러한 축적은 온실 효과를 강화시켜 지구 온도를 상승시키고 얼음을 녹이기 시작한다. 4천만~3천만 년 동안 화산 활동과 얼음 아래 갇힌 유기 탄소를 가스로 전환하는 미생물에 의해 배출된 이산화탄소와 메탄이 충분히 축적되어, 열대 지역에서 표면 얼음을 녹일 만큼 온실 효과를 일으켰다.[63]

얼음이 녹으면서 지구의 알베도가 감소하고, 더 많은 태양 에너지가 흡수되어 해빙이 가속화되는 양성 피드백이 발생한다. 얼음보다 어두운, 영구적으로 얼음이 없는 육지와 물의 띠가 형성되면서 더 많은 에너지를 흡수하기 시작했다.[63]

메탄 생성균은 마리노안 눈덩이 지구의 해빙에 중요한 기여를 한 것으로 추정된다. 표층수에서 높은 1차 생산성이 다시 나타나면서 광범위한 미생물 황 환원이 촉진되었고, 이는 심층수가 고도로 유산화되는 결과를 초래했다. 유산화는 다량의 메틸 설파이드의 형성을 유발했고, 이는 다시 메탄 생성균에 의해 메탄으로 전환되었다. 주요 음의 니켈 동위원소 변동은 이 해빙 및 지구 온난화 기간 동안 높은 메탄 생성 활동을 보여준다.[66]

대륙에서는 빙하가 녹으면서 막대한 양의 빙하 퇴적물이 방출되어 침식되고 풍화되었다. 그 결과 바다로 공급되는 퇴적물에는 인과 같은 영양소가 풍부했고, 이는 이산화탄소의 풍부함과 결합하여 시아노박테리아 개체수 폭발을 촉발했다. 이는 상대적으로 빠른 대기의 재산소화와 에디아카라 생물군의 부상, 그리고 그 후의 캄브리아기 대폭발에 기여했을 수 있다. 더 높은 산소 농도는 커다란 다세포 생물 생명체가 발달할 수 있게 해주었다. 양성 피드백 고리가 지질학적으로 짧은 시간 안에(어쩌면 1,000년 이내) 얼음을 녹였지만, 대기 산소의 보충과 이산화탄소 수준의 감소는 수천 년이 더 걸렸다.

이산화탄소 수준이 충분히 낮아져 지구가 다시 얼어붙었을 수도 있다. 이러한 주기는 대륙 이동이 더 극지방 위도로 이동할 때까지 반복되었을 수 있다.[67] 최근 증거에 따르면, 더 차가운 해양 온도에서 바다가 가스를 용해하는 능력이 더 높아져 해수의 탄소 함량이 더 빨리 이산화탄소로 산화되었다. 이것은 대기 이산화탄소의 증가, 지구 표면의 온실 온난화 증가, 그리고 전체 눈덩이 상태의 예방으로 이어진다.[68]

4. 증거

다음은 지구가 얼어붙었음을 보여주는 지질학적 증거이다.


  • 세계 각지에서 빙하 퇴적물이 발견된다. 고지자기학 분석 결과, 일부는 당시 적도 부근에 있었다고 추정된다.[4]
  • 호상철광층(Banded Iron Formation)은 산소가 부족한 환경에서 형성되는데, 눈덩이 지구 시기의 호상철광층은 해양이 두꺼운 얼음으로 덮여 대기와 차단되었음을 시사한다.[123]
  • 탄소 동위체 분석 결과, 눈덩이 지구 기간 동안 전 지구적으로 광합성이 거의 중단되었음을 알 수 있다.[124]


이러한 증거들을 통해 당시 지구가 상당히 추웠으며, 광범위한 빙하 작용이 있었음을 추론할 수 있다.

4. 1. 저위도 빙하 퇴적물

빙하에 의해 퇴적된 암석은 낙하암, 빙하 줄무늬, 빙퇴석 등 독특한 특징을 가지고 있다. 신원생대 퇴적물 중 일부는 당시 열대 위도에 있었던 것으로 보이며, 이는 눈덩이 지구 가설을 뒷받침하는 증거로 제시된다.

  • 남극 이외의 세계 각지에서 빙하 퇴적물이 발견되고 있다. 고지자기학 분석에 따르면, 여기에는 당시 적도 주변에 있었다고 추정되는 장소도 포함된다.[4]
  • 빙하 퇴적물 위층에서 두꺼운 탄산염 바위층(캡 카보나이트, 덮개석회암층)이 발견되는 사례가 많다. 이것은 한랭화 종료와 동시에 급속도의 이산화탄소 고착화가 발생한 것을 의미한다. 아프리카 남부의 나미비아 등지에서 발견된 예에서는 탄산염 바위가 매우 급속히 침전했음이 판명되었다.[122] 대한민국 충청 분지에 분포하는 옥천 누층군 명오리층의 금강석회암층원은 덮개석회암층으로 해석되었다.
  • 호상철광층(Banded Iron Formation)이 존재한다. 호상철광층은 약 20억 년 전 무산소 상태의 바다 속에 용해하고 있던 철 이온이 남조류(Cyanobacteria) 등 광합성을 하는 무리에 의해 산소와 반응, 산화철이 되어 대량으로 침전한 철광으로 생각되고 있다. 이런 종류의 층 형성은 산소가 충분히 증가한 19억 년 전에 쯤에 끝나고 말았다. 그러나 이 호상철광층이 세계 여러 곳에서 7억 년 전 빙하 퇴적물 층에서 발견되었다. 당시의 해양이 두꺼운 얼음에 의해 대기와 나뉘어 생명 활동이 방해받은 결과 해수의 산소가 없어져 20억 년 전 상태로 돌아온 것을 보여주는 것이다.[123]

4. 2. 덮개 탄산염 (Cap Carbonate)

신원생대 빙하 퇴적층 위에는 보통 수 미터에서 수십 미터 두께의 석회암이나 백운암 같은 탄산염암으로 급격하게 바뀌는 구간이 나타난다.[41] 이를 '덮개 탄산염'이라고 부르는데, 이들은 다른 탄산염암이 없는 퇴적층에서 발견되기도 해서 해양 화학에 큰 변화가 있었음을 보여준다.[42]

화산은 이산화탄소를 보충하는 데 역할을 했을 수 있으며, 크리오겐기의 전 지구적 빙하기를 끝냈을 가능성이 있다.


덮개 탄산염은 특이한 화학 조성과 더불어, 큰 파동으로 해석되기도 하는 특이한 퇴적 구조를 가지고 있다.[43] 이러한 퇴적암은 눈덩이 지구 사건 이후 극심한 온실 효과로 인해 급격한 풍화 작용이 일어나면서 대량의 양이온이 유입되어 생성된 것으로 보인다. 덮개 탄산염의 탄소 동위원소(δ13C) 값은 −5 ‰ 정도로, 맨틀의 값과 비슷하다. 보통 광합성이 이 값을 높이는 역할을 하기 때문에, 이 낮은 값은 생명체가 없었음을 의미한다고 볼 수도 있다. 하지만 메탄 퇴적물의 방출이 이 값을 낮춰 광합성의 효과를 상쇄했을 가능성도 있다.

덮개 탄산염이 어떻게 형성되었는지는 아직 명확하지 않지만, 가장 많이 언급되는 설명은 눈덩이 지구가 녹을 때 대기 중에 많았던 이산화탄소가 물에 녹아 탄산이 되고, 이것이 산성비가 되어 내린다는 것이다. 이 산성비는 노출된 규산염과 탄산염 암석(빙하 잔해도 포함)을 풍화시켜 대량의 칼슘을 방출시키고, 이 칼슘이 바다로 흘러 들어가 독특한 탄산염 퇴적암 층을 만든다. 이러한 "덮개 탄산염" 퇴적물은 눈덩이 지구 가설을 이끌어낸 빙하 퇴적물 바로 위에서 발견된다.

하지만 덮개 탄산염이 빙하 때문에 생겼다고 하기에는 몇 가지 문제점이 있다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높으면 바다가 산성화되어 탄산염을 용해시키는데, 이는 덮개 탄산염의 퇴적과는 반대되는 현상이다. 또한 일부 덮개 탄산염은 상대적으로 빠르게 진행된 해빙기에 만들어졌다고 보기에는 두께가 너무 두껍다. 게다가 비슷한 시기에 빙하의 영향을 받은 다른 퇴적층 위에는 덮개 탄산염이 없는 경우도 있고, 심지어 빙하 퇴적층 안에서 비슷한 탄산염이 발견되기도 한다.[30] 두샨투오 덮개 탄산염의 경우, 메탄의 빠르고 광범위한 방출이 원인일 수 있다는 주장도 있다. 이는 탄소 동위원소(δ13C) 값이 −48 ‰까지 매우 낮게 나타나고, 퇴적물 내에서 가스가 흐른 흔적이 보이는 특이한 퇴적 구조를 설명해준다.[44]

붕소 동위원소를 분석해보면 마리노 빙하기 전후에 바닷물의 pH가 크게 감소했다는 것을 알 수 있다.[45] 이는 대기 중에 이산화탄소가 축적되었고, 그 중 일부가 바다에 녹아 탄산을 형성했음을 의미한다. 붕소의 변화는 극심한 기후 변화를 보여주는 증거일 수 있지만, 이것이 반드시 전 지구적인 빙하기를 의미하는 것은 아니다.

지구 표면에는 지구 핵에 많이 있는 이리듐이 매우 적다. 지구 표면에서 이리듐은 주로 우주에서 온 입자를 통해 공급된다. 눈덩이 지구 시기에는 이리듐이 빙상에 쌓였고, 얼음이 녹으면서 생긴 퇴적층은 이리듐 함량이 높아진다. 덮개 탄산염 지층의 맨 아래 부분에서 이리듐 이상이 발견되었는데, 이를 통해 빙하기가 최소 300만 년 동안 지속되었다고 추정하기도 한다.[46] 하지만 이것이 반드시 빙하 작용이 전 지구적으로 일어났음을 의미하는 것은 아니다. 실제로, 이와 비슷한 현상은 큰 운석 충돌로도 설명될 수 있다.[47]

5. 결과 및 영향

눈덩이 지구 가설은 지구 전체가 얼음으로 뒤덮였다는 가설로, 이로 인해 지구 환경과 생명체에 큰 변화가 발생했다.

우선, 지구를 해동시키기 위해 필요한 이산화탄소 수준은 현재의 350배인 대기의 약 13%로 추정된다.[61] 지구가 거의 완전히 얼음으로 덮여 있었기 때문에 규산암 풍화로 인한 이산화탄소 제거가 불가능했다. 약 4천만~3천만 년 동안 화산 활동과 얼음 아래 미생물에 의해 이산화탄소와 메테인이 축적되어 온실 효과를 일으켜 얼음을 녹이기 시작했다. 얼음이 녹으면서 어두운 지표면이 드러나 더 많은 태양 에너지를 흡수하여 해빙이 가속화되었다 ("양성 피드백").[63]

메탄 생성균은 마리노안 눈덩이 지구 해빙에 중요한 기여를 했다. 표층수에서 높은 1차 생산성이 다시 나타나면서 광범위한 미생물 황 환원이 촉진되어 심층수가 고도로 유산화되었다. 유산화는 다량의 메틸 설파이드 형성을 유발했고, 이는 다시 메탄 생성균에 의해 메탄으로 전환되었다. 주요 음의 니켈 동위원소 변동은 이 해빙 및 지구 온난화 기간 동안 높은 메탄 생성 활동을 확인해 준다.[66]

대륙에서는 빙하가 녹으면서 막대한 양의 빙하 퇴적물이 방출되어 침식되고 풍화되었다. 그 결과 바다로 공급되는 퇴적물에는 인과 같은 영양소가 풍부했고, 이는 이산화탄소의 풍부함과 결합하여 시아노박테리아 개체 수 폭발을 촉발하여 대기의 재산소화와 에디아카라 생물군의 부상, 그리고 캄브리아기 대폭발에 기여했을 수 있다. 높은 산소 농도는 커다란 다세포 생물 생명체가 발달할 수 있게 해주었다. 양성 피드백 고리는 1,000년 이내에 얼음을 녹였지만, 대기 산소 보충과 이산화탄소 감소에는 수천 년이 더 걸렸다.

이산화탄소 수준이 낮아져 지구가 다시 얼어붙었을 수도 있다. 이러한 주기는 대륙 이동이 극지방으로 이동할 때까지 반복되었을 수 있다.[67] 최근 증거에 따르면, 차가운 해양은 가스를 더 잘 용해하여 해수의 탄소가 이산화탄소로 산화되는 속도가 빨라졌다. 이는 대기 이산화탄소 증가, 지구 표면 온도 상승, 그리고 전체 눈덩이 상태 예방으로 이어졌다.[68]

수백만 년 동안 크라이오코나이트가 얼음 위와 내부에 축적되었을 것이다. 한냉성 미생물, 화산재, 먼지가 얼음을 덮어 얼음 표면을 어둡게 만들어 해빙을 가속화했다.[69] 또한 태양의 자외선이 물 분자와 부딪히면 과산화 수소 (H2O2)가 생성되어 얼음 속에 갇혔다가 빙하가 녹으면서 방출되어 대기 산소를 증가시켰다.[70]

눈덩이 지구 가설에 대한 반론도 존재한다. "눈덩이 지구" 퇴적물에서 빙하 덮개의 변동과 해빙 증거가 발견되기 때문이다. 이러한 증거에는 빙하 낙하석,[31] 기후 순환의 지구화학적 증거,[48] 층상 빙하 및 얕은 해양 퇴적물[49] 등이 있다. 오만의 기록은 빙하기와 얼음이 없는 퇴적을 모두 보여준다.[74] 또한, 전 지구 기후 모델로 눈덩이 지구를 재현하는 데 어려움이 있으며,[76] 전 지구적 얼음 덮개를 녹이는 데 필요한 이산화탄소 수준이 지나치게 높다는 주장도 있다.[77]

스트론튬 동위원소 데이터는 빙하기 동안 규산염 풍화 작용 중단 및 빙하기 직후 급격한 증가와 일치하지 않는다. 해양 침강 동안 영구 동토층에서 메탄 방출이 빙하기 직후 측정된 탄소 이탈의 원인으로 제안되었다.[78]

NASA에 의한 전 지구적 동결에 이르는 과정은 다음과 같다.

NASA에 의한 전 지구적 동결 시뮬레이션


# 대량의 이산화탄소가 지각에 고정되어 대기 중 이산화탄소량이 감소했다.

# 온실 효과 감소로 지구 전체가 냉각되어 극지로부터 점차 빙상이 발달했다. 빙상은 태양광을 반사하여 냉각을 가속화했다.

# 냉각은 멈추지 않고 두께 약 3000m의 빙상이 전 지구를 덮는 눈덩이 지구 상태가 되었다. 이 상태는 수억 년에서 수천만 년 동안 지속되었다.

# 동결되지 않은 심해저나 화산 주변 지열 지대에서 생명 활동이 유지되었다. 화산 활동으로 이산화탄소가 공급되었고, 암석 풍화는 동결 상태였다.

# 대기 중 이산화탄소 농도가 일정 비율에 도달하면 기온이 상승하여 빙상이 해동되기 시작했다. 짧은 기간에 극지 이외 빙상이 소멸하고, 기온은 약 40℃까지 상승했다. 온난화된 기후로 폭풍과 태풍이 빈번해지고, 암석 풍화가 촉진되어 금속 이온이 바다로 공급되었다. 침전물이 바다 표층에 떠올랐다.

# 대기 중 고농도 이산화탄소는 바다에 녹아 탄산염암을 해저에 침전시켰다.

# 침전물과 영양 염류가 광합성 단세포 생물에 이용되어 광합성을 촉진했다. 산소 방출 속도가 빨라져 대기에 산소가 축적되었다.

# 눈덩이 지구 동안 극저온으로 대량 멸종이 일어났다. 눈덩이 지구 종료 후 살아남은 생물의 적응 확산이 일어났다. 원생대 초기에는 산소 호흡 진핵생물이 번성했다. 원생대 후기에는 일부 생물이 콜라겐을 생산하여 다세포 생물이 출현했다.

원생대 후기 눈덩이 지구가 시작되기 전(10억 년 전)에는 단세포 생물이 주를 이루었고, 다세포 생물은 소형 균류 정도였다. 그러나 눈덩이 지구가 종료된 원생대 말 에디아카라기 (6.2 - 5.5억 년 전)에는 에디아카라 생물군이라 불리는 대형 생물이 출현했다. 오스트레일리아 남부 에디아카라 언덕에서 길이 1m가 넘는 생물 화석이 발견되었다. 이 갑작스러운 대형 생물 출현과 눈덩이 지구의 관계에 대한 검토가 이루어지고 있다. 캄브리아기에는 버제스 셰일 화석에 대표되는 다양한 생물군이 나타났다 (캄브리아 폭발).

5. 1. 생명체에 미치는 영향

엄청난 빙하는 지구상의 광합성 생명체를 억제하여 대기 중의 산소를 고갈시키고, 산화되지 않은 철이 풍부한 암석이 형성되게 했을 수 있다.[84] 비판론자들은 이러한 빙하가 생명체를 완전히 멸종시켰을 것이라고 주장하지만, 스트로마톨라이트와 온콜라이트 같은 미세 화석은 적어도 얕은 해양 환경에서는 생명체가 큰 교란을 겪지 않았음을 보여준다.[84] 대신 생명체는 영양 복잡성을 발달시켰고 추운 기간을 무사히 넘겼다.[84]

옹호자들은 생명체가 다음과 같은 방식으로 살아남았을 수 있다고 주장한다.

  • 지구 심해와 지각에서 살아남은 심해 열수 분출구의 화학 물질에 의해 작동하는 혐기성 생물 및 저산소 생명체의 저장소.[84] 그러나 그곳에서는 광합성이 불가능했을 것이다.
  • 얼음층 아래, 현대의 빙상, 고산 및 북극의 둔덕 영구 동토, 기저 빙하 얼음에 존재하는 것과 유사한 화학 독립 영양 생물 (광물 대사) 생태계.[85]
  • 보스토크 호와 유사한, 얼음 덮개 안과 아래의 액체 물 주머니.[86] 광합성은 최대 20m 두께의 얼음 아래에서 발생할 수 있다.[86]
  • 가장 심각한 빙하기 동안 얼음 속으로 깊이 얼어붙은 난자와 휴면 세포 및 포자 형태.
  • 작은 해역(폴리냐). 이러한 얼음 구멍은 바람, 해류 또는 국부적인 열원(예: 지열)의 작용으로 발생할 수 있으며, 광합성 생물이 빛에 접근하고 극미량의 산소를 생성하기에 충분하다.
  • 얕은 바다 아래를 덮고 있는 얼음 시트 위에 있는 "오염된 얼음" 층.[87]
  • 아이슬란드와 유사한 지열 열점 근처의 액체 물 오아시스.[89]
  • 추운 바람으로부터 보호받는 열대 지방의 누나타크 지역.
  • 산소가 풍부한 빙하 용융수와 빙하수에 용해된 철이 풍부한 퇴적물이 바다로 유입될 때 용융수 산소 펌프를 생성.[90]


그러나 화석 기록에서 판단할 수 있듯이, 유기체와 생태계는 대멸종으로 예상되는 상당한 변화를 겪지 않은 것으로 보인다. 스노우볼 지구와 연관된 식물성 플랑크톤 멸종 사건은 빙하기보다 1600만 년 앞서 발생했다.[91] 지구 전체의 빙하기는 눈에 띄게 다른 다양성과 구성을 가진 생물군을 초래했을 것이나, 이러한 변화는 아직 관찰되지 않았다.[92] 기후 변화에 가장 취약해야 할 유기체는 오히려 스노우볼 지구에서 무사히 살아남았다.[47] 이에 대한 반박으로, 스노우볼 지구로 인한 대멸종 주장이 제기되는 많은 장소에서 크리오제니아기 화석 기록이 빈약하다는 사실이 있다.[93]

눈덩이 지구는 지구 생명체의 역사에 심오한 영향을 미쳤다. 많은 피난처가 가정되었지만, 지구 전체의 얼음 덮개는 햇빛에 의존하는 생태계를 파괴했을 것이다. 저위도 빙하 퇴적물과 관련된 암석의 지구화학적 증거는 빙하기 동안 해양 생물의 급감을 보여주는 것으로 해석된다. 높은 규모의 빙하 후퇴는 거대 조류의 생존을 도왔다.[94]

바닷물이 얼음으로 얼어붙었기 때문에, 남아있는 물은 오늘날보다 염도가 높아져 어는점이 낮아졌을 것이다. 이산화탄소가 풍부한 뜨거운 대기에서 얼음층이 녹았을 때, 따뜻한 담수층이 바다를 덮었을 것이다. 따뜻한 표층수가 더 차갑고 깊은 해수와 혼합된 후에야 바다는 더 따뜻하고 덜 짠 상태로 돌아갔다.[95] 얼음의 용해는 에디아카라 생물군의 부상과 캄브리아기 대폭발에 기여했을 수 있다.[67]

5. 2. 초기 진화에 미치는 영향

눈덩이 지구 가설은 지구 생명체의 역사, 특히 다세포 생물의 출현과 진화에 큰 영향을 미쳤을 것으로 여겨진다. 신원생대에 발생한 여러 차례의 빙하기와 뒤이은 온난기는 극한 환경을 조성하여 생물에게 강력한 진화적 압력을 가했을 수 있다.[97]

변동하는 구리 농도와 상승하는 산소 농도는 신원생대 후반 다세포 생명이 폭발적으로 진화하는 데 중요한 역할을 했을 것으로 추정된다. 특히, 스튜트 빙하기 동안 구리가 풍부한 암석이 붕괴하고 침식되면서 해양의 구리 농도가 크게 증가했는데, 이는 다양한 단백질의 필수 구성 요소로서 다세포 생명체의 진화에 필수적인 역할을 했을 것이다.[98]

빙하기와 온난기가 반복되는 극한 환경은 생물 다양성을 증가시키는 "진화 펌프" 역할을 했을 수 있다.[97] 마치 플라이스토세 빙하기가 남극에서 다양성 펌프 역할을 한 것처럼, 눈덩이 지구 에피소드는 생물 진화를 촉진했을 수 있다.

눈덩이 지구와 관련된 주요 사건 및 그 영향은 다음과 같이 요약될 수 있다.

시기 (억 년 전)사건생물 진화에 미친 영향
10억 년 전스노우볼 지구 이전단세포 생물 중심, 소형 균류 등 다세포 생물 출현 시작
신원생대눈덩이 지구 (여러 차례 빙하기-온난기 반복)극한 환경 조성, 진화적 압력 증가, 구리 및 산소 농도 변화
6.2 - 5.5억 년 전 (에디아카라기)눈덩이 지구 종료에디아카라 생물군으로 대표되는 대형 다세포 생물 출현
캄브리아기캄브리아기 대폭발버제스 셰일 화석으로 대표되는 다양한 생물군 출현



초기 눈덩이 지구가 지구 생명체의 진화에 "영향"을 미쳤다기보다는 그 결과라는 가설도 존재한다. 지구의 생명체가 지구 탄소 순환에 영향을 미치고, 주요 진화적 사건이 탄소 순환을 변화시켜 대기 중 탄소 저장량을 일시적으로 낮추어 눈덩이 지구 상태를 초래했다는 것이다.[99][100]

6. 논란과 대안 가설

더글러스 모슨(Douglas Mawson)은 호주의 지질학자이자 남극 탐험가로, 신원생대 층서 연구를 통해 지구 전체 빙하기 가능성을 추측했지만,[6] 대륙 이동을 고려하지 않아 오류가 있었다. 판 구조론 발전으로 대륙이 고위도에 있을 때 빙하성 퇴적물이 퇴적되었다는 설명이 가능해졌다.

1964년 W. 브라이언 할랜드(W. Brian Harland)는 고지자기 데이터를 통해 스발바르(Svalbard)와 그린란드의 빙하 퇴적암이 열대 위도에서 퇴적되었음을 보여주며 전 지구적 규모 빙하기 아이디어를 다시 제시했다.[7]

1960년대, 소련 기후학자 미하일 부디코(Mikhail Budyko)는 얼음 반사율(알베도)이 지구 냉각을 유발하는 피드백 루프를 발생시킨다는 것을 발견했다.[8] 1971년, 미국 물리학자 아론 페그레(Aron Faegre)는 유사 모델을 통해 눈덩이 지구를 포함한 세 가지 안정적인 지구 기후를 예측했다.[9]

"눈덩이 지구"라는 용어는 1992년 조셉 키르슈빙크(Joseph Kirschvink)가 처음 사용했다.[37] 그는 줄무늬 철 형성의 존재와 화산(Volcano)에서 방출되는 이산화 탄소(CO2) 축적으로 인한 초온실 효과를 전 지구적 빙하기와 그 탈출 메커니즘으로 제안했다.

프랭클린 반 호튼은 "반 호튼 주기"를 발견하고, 퇴적암에서 인(phosphorus) 퇴적물과 줄무늬 철 형성을 연구하여 눈덩이 지구 가설의 초기 지지자가 되었다.[10]

폴 F. 호프만(Paul F. Hoffman)과 동료들은 키르슈빙크 아이디어를 나미비아 신원생대 퇴적암에 적용하여 1998년 ''사이언스''에 발표하면서 눈덩이 지구에 대한 관심이 증가했다.[11]

2010년, 프랜시스 A. 맥도날드와 연구자들은 크리오기 시대 로디니아(Rodinia)가 적도 위도에 위치했으며, 해수면과 같거나 낮은 위치에 빙하 얼음이 있었고, 관련 스터트 빙하가 전 지구적이었다는 증거를 보고했다.[12]

눈덩이 지구 가설은 적도 근처에서 발견된 빙하 퇴적물을 설명하기 위해 제기되었다. 퇴적암 속 자성 광물이 지구 자기장과 정렬되는 성질을 이용한 고지자기 측정 결과, 신원생대 암석 일부가 적도 10도 이내에서 퇴적된 것으로 나타났다.[16] 그러나 이 재구성에 대한 정확성은 의문이 제기되고 있다.[30] 회의론자들은 지구 고대 자기장이 오늘날과 달랐다면 고지자기 데이터가 손상될 수 있다고 주장한다.

신원생대 빙하 퇴적층 상부에는 덮개 탄산염이 나타나는데, 이는 해양 화학의 심오한 이상 현상 결과임을 시사한다.[41][42]

덮개 탄산염은 특이한 화학 조성을 가지며, 눈덩이 지구 사건 이후 극심한 온실 효과 동안 급격한 풍화 작용으로 생성된 것으로 해석된다.[43] 덮개 탄산염의 동위원소 신호는 맨틀 값과 일치하는데, 이는 생명체 부재를 의미할 수 있다.

덮개 탄산염 형성에 대한 가장 유력한 설명은 눈덩이 지구 용융 시 대기 중 이산화탄소가 탄산을 형성하고, 이것이 산성비로 떨어져 규산염과 탄산염 암석을 풍화시켜 대량의 칼슘을 방출, 바다로 씻겨 들어가 탄산염 퇴적암 층을 형성한다는 것이다. 그러나 덮개 탄산염에 빙하 기원을 지정하는 데는 몇 가지 문제가 있다.

눈덩이 지구 사건은 초기 냉각 메커니즘과 지구의 눈과 얼음 피복 면적 증가로 인한 알베도 증가로 냉각에 대한 양성 피드백을 초래한다. 충분한 눈과 얼음이 축적되면 걷잡을 수 없는 냉각이 발생한다.

눈덩이 지구 시작을 설명할 수 있는 유발 메커니즘으로는 초화산 폭발, 온실 기체 농도 감소, 태양 변동 변화, 지구 궤도 섭동 등이 있다.

수백만 년에 걸쳐 대기 중 이산화탄소 축적으로 발생하는 지구 온난화는 눈덩이 지구를 녹이는 트리거로 제안되었다.

대륙의 열대 분포는 눈덩이 지구 시작을 허용하는 데 필요하다.[107] 열대 대륙은 탁 트인 대양보다 반사율이 높고, 더 많은 강우량으로 인해 규산염 암석 풍화 반응을 통해 대기에서 이산화탄소를 제거한다.

신원생대 눈덩이 시작에 기여했을 수 있는 추가 요인으로는 대기 메탄과 반응하여 이산화탄소로 산화될 수 있는 자유 산소 도입[53]과 더 희미한 태양[30]이 있다.

극지 대륙은 증발률이 낮아 탄소 침전을 허용하기에는 너무 건조하여 탄소 순환에서 제거할 수 있는 대기 중 이산화탄소 양을 제한한다.

2016년 1월, Gernon et al.은 "얕은 능선 가설"을 제안했다.[57]

Sturtian 빙하기 시작 시기는 열대 지역에 대규모 화성암 지대가 형성된 시기와 일치한다.[58]

눈덩이 지구 가설에 반하는 주장은 "눈덩이 지구" 퇴적물에서 빙하 덮개 변동과 해빙 증거이다. 이러한 증거는 빙하 낙하석,[31] 기후 순환의 지구화학적 증거,[48] 층상 빙하 및 얕은 해양 퇴적물에서 발견된다.[49]

전 지구 기후 모델로 눈덩이 지구를 재현하는 데 어려움이 있었고,[76] 전 지구적 얼음 덮개를 녹이는 데 필요한 이산화탄소 수준은 부당하게 크다고 간주된다.[61][77]

스트론튬 동위원소 데이터는 눈덩이 지구 모델과 일치하지 않는 것으로 나타났다. 해양 침강 동안 영구 동토층에서 메탄 방출이 빙하기 직후 측정된 큰 탄소 이탈의 원인으로 제안되었다.[78]

6. 1. 슬러시볼 지구 가설

"눈덩이 지구" 가설은 지구 전체가 얼음으로 완전히 덮였다고 주장하지만, 이에 대한 반론으로 적도 부근에는 얼음이 없는 바다가 존재했다는 "슬러시볼 지구" 가설이 제시되었다.[71] 이 가설을 주장하는 과학자들은 지구 전체가 얼음으로 뒤덮였다는 증거가 부족하며, 열린 물에서만 형성될 수 있는 퇴적 기록의 특징들을 증거로 제시한다.[31][48][49]

슬러시볼 지구 가설은 빙하 덮개의 변동과 해빙의 증거를 설명하는데 더 적합하다고 주장된다.[74][75] 또한, 컴퓨터 모델 실험 결과에서도 전 지구적인 얼음 덮개를 만드는 데 어려움이 있었고,[76] 지구를 녹이는 데 필요한 이산화탄소 농도가 지나치게 높다는 문제점도 제기되었다.[61][77]

6. 2. 기타 가설

눈덩이 지구 가설 외에도 몇 가지 다른 가설들이 제기되었다.

  • 높은 자전축 기울기 가설: 지구의 자전축 기울기가 매우 커서 적도 지역에 얼음이 존재했다는 가설이다. 하지만 이를 뒷받침할 증거는 부족하다.[79]
  • 지퍼 열개 가설: 닉 에일스(Nick Eyles)가 주장한 가설로, 대륙 열개(rift)로 인해 높은 지형이 형성되고, 이곳에 빙하가 형성되었다는 가설이다.[30] 두 차례의 대륙 "지퍼 열기" 현상이 있었는데, 첫 번째는 로디니아의 분열로 원시 태평양이 형성되었고, 두 번째는 발티카 대륙이 로렌시아로부터 갈라져 나와 원시 대서양이 형성되는 시기가 빙하기와 일치한다. 이와 관련된 지각 융기는 동아프리카 열곡과 같이 높은 고원을 형성하여 빙하를 품을 수 있게 한다.
  • 관성 상호 교환 진극 이동: 지구 자전축의 급격한 이동으로 인해 저위도 빙하 퇴적물이 생성되었다는 가설이다.[80][81] 이 가설은 고지자기 데이터를 설명하기 위해 만들어졌으며, 눈덩이 지구로 여겨지는 기간 동안 지구의 자전축에 대한 방향이 한 번 이상 이동했을 수 있다고 제안한다. 이는 적도 위도에서 퇴적될 필요 없이 동일한 분포의 빙하 퇴적물을 생성할 수 있다.[82] 그러나 원래 연구에서 결함 있는 데이터 포인트 하나를 제거하면 이 개념을 적용하는 것이 정당하지 않게 된다.[83]

참조

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[11] 논문 A Neoproterozoic Snowball Earth https://semanticscho[...]
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