약 12,000년 전, 강렬한 열이 칠레 아타카마 사막의 광활한 지역을 훑고 지나가며 모래 토양을 거대한 규산염 유리판으로 변화시켰습니다. 이제 이 유리의 분포와 성분을 분석한 연구팀이 그 극적인 원인에 대한 결론에 도달했습니다.
지질학(Geology) 저널에 게재된 연구에 따르면, 연구자들은 사막의 유리 구조물 속에서 일반적으로 지구 외 기원 암석에서만 발견되는 광물 조각들을 확인했습니다. 이 광물들의 조성은 NASA의 스타더스트(Stardust) 임무가 혜성 와일드 2(Wild 2)에서 입자를 채취해 지구로 가져온 물질과 놀랍도록 일치합니다. 연구팀은 이러한 광물 집합체가 와일드 2와 유사한 조성을 지닌 혜성의 잔해일 가능성이 높으며, 폭발로 인해 아래 모래 표면이 녹은 후 유리 위로 떨어졌다고 결론지었습니다.
"지구 표면 바로 위에서 폭발한 불덩어리의 열복사와 바람으로 생성된 유리에 대한 명확한 증거가 지구상에서 확인된 것은 이번이 처음입니다. 이렇게 넓은 지역에 걸쳐 극적인 효과를 낸 것은 정말 엄청난 폭발이었습니다. 많은 사람들이 하늘을 가로지르는 불덩어리를 본 적이 있지만, 이에 비하면 아주 작은 섬광에 불과합니다."라고 브라운 대학교 지구·환경·행성과학과 명예교수 피트 슐츠(Pete Schultz)는 말했습니다.
유리는 동쪽의 안데스 산맥과 서쪽의 칠레 해안 산맥 사이에 자리한 칠레 북부 고원, 팜파 델 타마루갈(Pampa del Tamarugal) 동쪽의 아타카마 사막 전역에 걸쳐 집중적으로 분포합니다. 약 75km에 달하는 복도를 따라 짙은 녹색 또는 검은색 유리밭이 펼쳐져 있습니다. 슐츠에 따르면 이 유리가 화산 활동으로 생성됐다는 증거는 없어 그 기원은 오랫동안 미스터리였습니다.
일부 연구자들은 이 지역이 항상 사막이었던 것은 아니라는 점에 주목해, 유리가 고대 초원 화재에서 비롯됐다고 가정해 왔습니다. 홍적세에는 산에서 동쪽으로 흐르는 강이 만든 나무와 풀이 무성한 오아시스가 존재했으며, 광범위한 산불이 모래 토양을 녹여 커다란 유리판을 만들 만큼 뜨겁게 타올랐을 수 있다는 제안이었습니다.
그러나 새로운 연구에 따르면 유리의 방대한 양과 몇 가지 핵심 물리적 특성 때문에 단순한 산불로는 설명할 수 없는 생성 메커니즘이 드러났습니다. 유리 덩어리들은 아직 녹아 있는 상태에서 비틀리고, 구부러지고, 말리고, 심지어 튕겨 나간 흔적까지 보입니다. 이는 토네이도급 바람을 동반한 대형 운석의 공중폭발과 정확히 일치하는 특징입니다. 슐츠는 "유리의 광물학적 특성 역시 산불 가설에 심각한 의문을 제기한다"며, 조지아 Fernbank 과학센터, 칠레 Santo Tomás 대학교, 칠레 지질광업청 연구자들과 함께 지역 전역의 유리 퇴적물에서 채취한 수십 개 샘플에 대한 상세한 화학 분석을 수행했다고 밝혔습니다.
분석 결과, 열에 의해 분해되어 바델레이나이트(baddeleyite)로 변한 지르콘(zircon) 광물이 발견되었습니다. 이러한 광물 전이는 일반적으로 산불보다 훨씬 뜨거운 화씨 3,000도(약 섭씨 1,650도) 이상의 온도에서만 일어난다고 슐츠는 설명했습니다.
연구원들에 따르면, 분석은 운석과 기타 지구 외 암석에서만 발견되는 이국적인 광물 조합도 밝혀냈습니다. 큐바나이트(cubanite), 트로일라이트(troilite), 칼슘·알루미늄이 풍부한 포유물 등 특정 광물들은 NASA 스타더스트 임무에서 회수된 혜성 샘플의 광물 특징과 일치했습니다.
"이 광물들은 이 천체가 혜성의 모든 특징을 갖추고 있음을 알려줍니다. 이 유리에 담긴 광물이 스타더스트 샘플에서 본 것과 동일하다는 것은 우리가 보고 있는 것이 혜성의 공중폭발 결과라는 강력한 증거입니다."라고 연구 공동저자이자 Fernbank 과학센터 행성 지질학자 스콧 해리스(Scott Harris)는 말했습니다.
슐츠는 유리의 정확한 연대를 확인하기 위한 추가 연구가 필요하며, 이를 통해 사건 발생 시기를 정밀하게 결정할 수 있다고 말했습니다. 다만 잠정적 연대 측정 결과는 대형 포유류가 이 지역에서 사라진 시점과 거의 일치합니다.
"인과관계가 있다고 단언하기에는 이르지만, 이 사건이 거대 동물군이 소멸한 것으로 추정되는 시기와 거의 같은 때 일어났다는 점은 흥미롭습니다. 이 지역에 막 도착한 최초의 주민들이 이 광경을 목격했을 가능성도 있습니다. 정말 굉장한 광경이었을 겁니다."라고 슐츠는 덧붙였습니다.
슐츠와 그의 팀은 추가 연구가 시기를 좁히고 혜성의 크기를 규명하는 데 도움이 되기를 기대하고 있습니다. 슐츠는 이번 연구가 연구자들이 다른 지역의 유사한 폭발 현장을 식별하고 이러한 사건이 야기하는 잠재적 위험을 밝히는 데도 기여하기를 바라고 있습니다.
"이런 폭발 흔적이 더 많이 존재할 수 있지만, 지금까지는 실제 공중폭발 사건과 관련이 있다고 믿을 만큼 충분한 증거가 없었습니다. 이 현장은 충돌 모델을 개선하는 데 도움이 되는 템플릿을 제공하며, 다른 곳에서 유사한 현장을 찾아내는 데도 도움이 될 것입니다."라고 슐츠는 말했습니다.
