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지구의 나이는 45억 4000만 년 정도라고 한다.
지구에서 발견된 오래된 암석인 "아카스타 편마암"(Acasta gneisses)은
캐나다 북서부의 "그레이트 슬레이브湖"(Great Slave Lake) 근처에 있는
"툰드라"에서 발견된 것으로 40억 3000만 년가량 된 것으로 추정되며,
현재까지 발견된 가장 오래된 광물은 44억 4000만 년 전의 것으로 "호주" 서부에서 발견되었다.
지르콘(zircon)결정체인 이 광물은 원래의 암석에서 떨어져 나와 그보다 나중에 생긴 암석에 매립되어 있었다.
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바다가 어떻게 물로 채워졌는지는 현재 아무도 모른다.
화산 폭발로 다량의 수증기가 분출되면서 바닷물이 응결되었다는 학설도 있고,
태양계가 형성된 직후 지구로 쏟아진 혜성들 속에
바다를 채울 정도로 많은 양의 물이 담겨 있었다는 학설도 있다.
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지구의 공기또한 어떻게 생겨났는지에 관한 의견 또한 분분하지만
물의 생성만큼 극과 극으로 나뉘지는 않는다.
공기의 경우에는 원시 태양계 성운(星雲)에 있던 가스나
혜성 속에 담겨 있던 가스에서 생긴 것도 있고
화산 활동을 통해 생긴 것도 있을 것이다.
지구의 대기층(大氣層)도 지금보다 두터웠겠지만
태양열이 비교적 가벼운 물질들을 태워 없앴을 것이다.
목성, 토성, 천왕성, 해왕성 같은 거대 가스 행성 주변에서는 지금도 이런 물질을 찾아볼 수 있다.
지각(地殼)이 단단해지면서 지면의 갈라진 틈과 화산에서 분출된 가스가 모여 대기(大氣)를 형성하기 시작했다.
지금도 화산이 분출할 때면 뿜어져 나오는 가스가
이산화탄소(CO2), 수증기(H2O), 일산화탄소(CO), 질소(N2), 염화수소(HC1) 등인데,
이 가스들은 공기 중에서 상호작용하면서
사이안화수소(HCN), 메탄(CH4), 암모니아(NH4)를 비롯하여 다양한 혼합물을 형성한다.
이 대기(大氣)속에는 현존하는 대부분의 생물에게는 치명적인 독성이 들어 있었다.
다행스럽게도 그 후 20~30억 년 동안 지구의 대기는 끊임없이 변화를 겪으며
지금과 같은 요소들로 구성되었기에 지구상에 생명체가 존재할 수 있게 된 것이다.
지구 초기의 공기는 주로 수증기, 이산화탄소, 일산화물, 질소, 수소,
그리고 화산 폭발로 분출된 가스로 이루어져 있었다.
약 43억 년 전까지만 해도 지구의 대기에는 산소가 조금도 포함되어 있지 않았고,
이산화탄소가 공기의 54%를 차지했다고 한다.
약 22억 년 전 해양식물(海洋植物)이 이산화탄소를 이용해
광합성 작용을 시작하면서 산소를 만들어 내기 시작했다.
20억 년 전 대기 중에는 산소가 1% 정도 있었고,
식물과 탄산염암들이 이산화탄소의 수치를 4%까지 떨어뜨렸다.
그리고 6억 년 전까지 화산과 기후 변화로 인해
상당히 많은 양의 식물이 땅속에 묻히면서 대기 중의 산소는 계속 증가했다.
만일 그 식물들이 땅 위에서 그대로 썩었다면 대기 중의 산소를 빨아들였을 것이다.
현재 지구의 대기는 21%의 산소와 78%의 질소 그리고 0.036%의 이산화탄소로 이루어져 있다.
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오존(O3)은 성층권(成層圈)이라는 지구의 대기층 속 15~40㎞ 사이에서 발견되는 가스층을 말한다.
이 "오존층"은 태양열과 특정 공기 분자의 상호작용을 통해 형성된다.
파란 빛을 띤 오존 가스는 성층권보다 낮은 대기권에서도 발견되는데,
성층권에 있는 오존은 유익하지만 지상에 있는 오존 가스는 광화학 스모그를 만든다.
이 스모그는 주로 산업 활동과 자동차 매연가스 때문에 생기는
특정한 대기오염물질이 광화학 반응을 일으킬 때 생성되는 2차 오염물이다.
성층권에 있는 오존층은 지구상의 모든 생명체에게 매우 중요하다.
태양의 자외선으로부터 생명체를 보호하기 때문이다.
과학자들은 20억 년 전에 얕은 바다에 사는 해양식물이 산소를 만들어낸 것이
지금의 오존층 형성에 결정적이었다고 보고 있다.
지질학적으로 말하자면, 갑작스럽게 분출된 산소가 오존층을 구축하는 데 도움을 주었고
산소층이 증가하면서 해양동물이 진화하기 시작했을 것으로 보고있다.
그리고 대기에 오존층이 형성되자
태양열에서 안전하게 된 육지로 해양 동식물이 퍼져나갔을 것으로 추측한다.
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과학계는 지구 온난화라고 불리는 현상, 즉 지구의 평균 기온이 오르고 있다는 데 의견을 일치하고 있다.
많은 과학자들은 지구의 대기에 온실가스가 쌓이고 지구의 기온 또한 0.5도씩 올라가게 된 원인이
지난 한 세기 동안 행한 인류의 행위 때문이라고 보고 있다.
국제 과학자 패널이 최근 실시한 한 연구에 따르면 2100년에는 지구의 평균 기온이
1.4~5.8℃ 정도 올라가고 해수면(海水面)도 약 50m나 높아질 것이라고 한다.
지구 온난화의 주범은 무엇일까?
메탄이나 프레온 기체처럼 지구의 기온을 높이는 가스도 있지만 주요 오염물질로 이산화탄소를 꼽는다.
이산화탄소는 주로 석탄, 휘발유, 경유 같은 화석 연료를 연소시킬 때 대기 중에 배출된다.
이 가스는 숲을 태워 가축용 목초지로 만들 때처럼 자연 초목을 파괴할 때도 생성된다.
이 경우 이산화탄소의 양이 증가하는 이유는 두 가지이다.
인간이 초목을 파괴하면서 대기 중에서 흡수하는 이산화탄소의 양은 줄어들고,
개발한 숲에서 초목이 부패하면서 이산화탄소가 배출되기 때문이다.