칙술루브 충돌구
1. 개요
칙술루브 충돌구는 멕시코 유카탄 반도에 위치한 직경 180km의 거대한 원형 구조로, 백악기-고생대 멸종(K-Pg 멸종)을 일으킨 소행성 충돌의 증거로 밝혀졌다. 1970년대 후반 지질학자 월터 알바레즈 부자는 K-Pg 경계에서 이리듐의 비정상적인 농도를 발견하고, 이 현상이 소행성 충돌로 인한 것이라는 가설을 제시했다. 이후 1990년 앨런 R. 힐데브랜드 등은 멕시코의 칙술루브 푸에블로 마을 이름을 따서 칙술루브 충돌구로 명명하고, 이 구조가 K-Pg 멸종의 원인임을 주장했다. 칙술루브 충돌구는 다중 고리 구조를 가지며, 충돌 시 히로시마 원자폭탄의 10억 배에 달하는 에너지를 방출하여, 거대한 쓰나미와 지구 규모의 기후 변화를 초래했다. 충돌체는 C형 소행성으로 추정되며, 2010년 이후 지진 탐사, 시추공 분석 등을 통해 충돌구의 구조와 충돌의 영향에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
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| 다른 이름 | 칙술루브 충돌 구조 |
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| 위치 | 멕시코 유카탄 주 |
|---|---|
| 확인 여부 | 확인됨 |
| 노출 여부 | 노출되지 않음 |
| 시추 여부 | 예 |
| 직경 | 200km |
|---|---|
| 깊이 | 1km |
| 충돌체 크기 | 10km |
| 시기 | 66.043 ± 0.043 Ma (백악기-팔레오기 경계) |
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| 충돌체 | CM 또는 CR 유형 탄소질 콘드라이트 |
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지구의 충돌구 -
초계 분지
초계 분지는 동서 8km, 남북 5km 크기의 타원형 분지로, 백악기 지층과 화성암이 분포하며, 조선 시대 초계현의 중심지였고 이순신 장군이 머물렀던 곳이다. -
충돌사건 -
칙술루브 충돌체
칙술루브 충돌체는 백악기-고생대 대멸종을 일으킨 것으로 추정되며, 소행성 충돌체의 기원에 대한 여러 가설이 존재한다. -
충돌사건 -
페름기-트라이아스기 대량절멸
페름기-트라이아스기 대량절멸(P-T 대량절멸)은 약 2억 5천만 년 전에 발생한 지구 역사상 가장 큰 규모의 절멸 사건으로 해양 생물 90% 이상과 육상 척추동물 70% 이상이 멸종했으며, 다양한 원인 가설이 제시되고 현재 지구 온난화와 비교되기도 한다.
2. 발견
1970년대 후반, 지질학자 월터 알바레즈와 그의 아버지인 노벨상 수상 과학자 루이스 월터 알바레즈는 백악기-고생대 멸종이 충돌 사건에 의해 발생했다는 이론을 제시했다. 이들은 백악기-고생대 경계 (K-Pg 경계)에 존재하는 얇은 점토층에 이리듐이 비정상적으로 높은 농도로 포함되어 있다는 것을 발견했다. 이리듐은 지구에서는 희귀하지만 소행성에서는 흔한 화학 원소이다.
1980년, 알바레즈 부자는 캘리포니아 대학교 버클리의 프랭크 아사로, 헬렌 본 미셸과 함께 이리듐 이상에 관한 논문을 사이언스에 발표했다. 이후 전 세계 K-Pg 경계에서 유사한 이리듐 급증 현상이 보고되면서 K-Pg 멸종의 원인에 대한 광범위한 관심과 연구가 촉발되었다.
1978년, 지구물리학자 글렌 펜필드와 안토니오 카마르고는 멕시코 국영 석유 회사인 페멕스(Pemex)에서 멕시코만 유카탄 반도 북쪽 지역에 대한 항공 자기 탐사 연구를 수행했다. 펜필드는 해상 자기 데이터와 1940년대 육상 중력 이상 데이터를 비교하여 직경 의 거대한 원형 구조를 발견했다.
1990년, 휴스턴 크로니클의 언론인 카를로스 바이아스는 애리조나 대학교 대학원생 앨런 R. 힐데브랜드에게 펜필드의 발견을 알렸다. 힐데브랜드는 펜필드와 접촉하여 Pemex 시추공 샘플을 분석했고, 충격 변성 작용의 증거를 확인했다.
1991년, 힐데브랜드, 펜필드 등은 칙술루브 충돌구에 대한 논문을 발표하며, 이 구조가 백악기-고생대 대량 멸종의 원인임을 주장했다.
3. 칙술루브 충돌구의 형태와 구조
1996년, 주변 지역의 위성 사진을 조사한 결과, 칙술루브를 중심으로 한 세노테(함몰 구멍)의 환상 열이 발견되었다. 세노테는 충돌구 벽 주변의 화구에 의해 약해진 암상 층서가 침강하여 발생한 것으로 생각되었다.
최근 연구에 따르면 충돌구의 지름은 약 300km이며, 180km의 링이 그 내벽이다.
4. 충돌의 영향
칙술루브 충돌은 Chicxulub impactor영어의 충돌로 발생하였으며, 그 속도는 20km/s로 추정된다. 충돌 에너지는 히로시마에 투하된 원자폭탄의 약 10억 배(72TtTNT)에 달했다. 이로 인해 규모 11 이상의 지진이 발생했고, 높이 300m에 달하는 거대 쓰나미가 발생했다. 한 시뮬레이션에서는 충돌 직후 발생한 파도의 높이가 최대 1.5km에 달했을 수 있다고 추정했다.
충돌로 인해 발생한 뜨거운 먼지, 재, 증기 구름은 크레이터에서 퍼져나갔고, 최대 25조 톤의 물질이 대기 중으로 뿜어져 나왔다. 이 중 일부는 지구로 다시 떨어져 대기 진입 시 증발하면서 지표면을 가열하고 산불을 일으켰다. 이로 인해 지구 숲의 거의 70%가 불에 탔을 것으로 추정된다. 충돌 지점에서 2500km 떨어진 뉴저지의 10cm 두께 토양층에서는 다양한 동물의 즉각적인 멸종을 보여주는 화석 증거가 발견되기도 했다.
충돌 지점은 비교적 얕은 수심이었기 때문에, 증발된 암석에는 유황이 풍부한 석고가 포함되어 있었다. 이로 인해 대기 중으로 주입된 먼지와 황산염은 전 세계적인 기후 변화를 일으켜 급격한 온도 하강과 먹이 사슬 붕괴를 야기했다. 또한, 증발된 무수석고와 반응할 수 있는 더 많은 수증기가 존재하여 대기 중의 황산염 에어로졸 증가로 이어졌고, 이는 기후를 급격히 냉각시키고 산성비를 생성하여 충돌을 더욱 치명적으로 만들었을 수 있다.
먼지와 입자의 방출은 수년, 어쩌면 최대 10년 동안 지구 표면을 덮어 생물학적 생명체에 가혹한 환경을 조성했을 것이다. 탄산염 암석의 파괴로 인한 이산화탄소 생산은 갑작스러운 온실 효과를 유발했다. 10년 이상 햇빛이 대기 중 먼지 입자에 의해 차단되어 지표면 온도가 급격히 낮아졌고, 식물의 광합성이 중단되어 전체 먹이 사슬에 영향을 미쳤다. 그러나 장기적으로는 높은 이산화탄소 농도로 인해 순 1차 생산성이 충돌 이전 수준보다 증가했을 수도 있다는 연구 결과도 있다.
5. 충돌체의 기원
칙술루브 충돌체의 기원에 대한 연구는 여러 가설을 통해 진행되어 왔다. 1998년 백악기-고제3기 경계 퇴적물에서 발견된 북태평양의 2.5mm 크기 운석은 CV영어, CO영어, CR영어 탄소질 콘드라이트를 포함하여 칙술루브 충돌체 파편일 가능성이 제시되었다.
2007년에는 칙술루브 충돌체가 1억 6천만 년 전 소행성대 충돌로 생성된 밥티스티나 소행성족 일원이라는 주장이 제기되었다. 이 가설에 따르면, 칙술루브 충돌체는 직경 약 170km의 모체 파편이며, 다른 충돌체는 직경 약 60km였다. 그러나 2011년 광역 적외선 탐사 익스플로러(WISE) 데이터로 충돌 시기가 약 8천만 년 전으로 수정되면서 이 가설은 가능성이 낮아졌다.
이후 소행성 354P/LINEAR가 플로라 소행성군에 속하며 칙술루브 충돌체 잔해일 수 있다는 가설이 제시되었다.
2021년 크레이터 피크 링 지점에서 이리듐 농도가 상승한다는 데이터가 발표되어 소행성 충돌 가설을 뒷받침했다. 같은 해, 수치 시뮬레이션으로 충돌체가 소행성대 바깥쪽에서 기원했을 가능성도 제시되었다.
일부 학자들은 혜성 충돌 가능성을 주장하지만, 지구화학적 증거는 충돌체가 CM영어 또는 CR영어 탄소질 콘드라이트일 가능성을 시사한다.