PETM, 이심률 최대기와 일치…천문연대표 800만년 더 확장

약 5천500만년 전에도 지구 대기에 이산화탄소(CO₂)가 늘어나면서 기온이 5~8도가량 오른 시기가 있었다. '팔레오세-에오세 최고온기(PETM)'로 불리는 이 시기는 현재 진행 중인 지구 온난화와도 종종 비교되곤 하는데, 미스터리로 남아있던 당시 기온 상승의 원인이 태양을 도는 지구 궤도가 변한 탓이라는 연구결과가 나왔다.

▲ 우주에서 본 지구[자료사진]

미국 하와이대학과 과학전문 매체 등에 따르면 이 대학 해양학자 리처드 지비 교수가 이끄는 연구팀은 남대서양 심해에서 시추공을 통해 확보한 퇴적물을 분석해 얻은 결과를 과학저널 '사이언스(Science)'를 통해 발표했다.

연구팀은 이 시기가 태양을 도는 지구 궤도의 이심률(eccentricity)이 최대치에 달했던 시기와 일치했으며, 이런 지구 궤도의 변화가 기온상승을 불러온 것으로 분석했다. 물체가 원(圓) 운동에서 벗어나는 정도를 나타내는 이심률이 높아지면서 타원 궤도가 돼 태양 복사에 더 많이 노출 된 것이 기온상승의 원인이 됐다는 것이다.

지비 교수는 한 매체와의 회견에서 "1억년 단위로 들여다보면 이심률과 기후변화 사이의 분명한 관계를 볼 수 있다"고 지적했다.

▲ 원운동과 이심률 관계[NASA 제공]

지구 궤도를 비롯한 천체의 과거 움직임을 계산해 지질시대 정보를 얻는 '천문연대표'는 지금까지 약 5천만년 전이 최대 한계치였다. 그 이전은 태양계의 혼란이 걸림돌이 돼 확장되지 못해왔으며 PETM 시기도 마찬가지였다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 남대서양 심해에 쌓여있는 퇴적물을 시추공으로 채취해 분석했다. 이 퇴적물들은 약 5천800만~5천300만년 전 팔레오세 말기에서 에오세 초기에 형성된 것으로, 연구팀은 퇴적물의 구성 성분을 통해 당시의 기후변화 증거를 확보하고 지구 궤도 상의 변화도 추정했다.

연구팀은 이 시기의 퇴적물 분석 수치와 천문물리학을 토대로 개발한 척도(ZB18a)로 계산한 수치가 "서로 별개의 것이지만 거의 일란성 쌍둥이처럼 똑같은 결과가 나왔다"고 밝혔다.

이는 천문연대표가 지금까지의 한계인 5천만년을 넘어 800만년가량 더 확장됐음을 나타내는 것이다. 이와함께 앞으로 이런 방법을 통해 천문연대표가 더 거슬러 올라갈 수 있다는 점을 보여주는 것이기도 하다.

연구팀이 지금까지 제시된 18개의 천문척도를 검토했으마 ZB18a 이상으로 퇴적물 자료와 일치하는 것은 없었다.

연구팀은 이번 연구를 통해 팔레오세와 에오세의 경계를 0.1%의 오차로 5천601만년 전으로 특정했으며, PETM이 지구 궤도의 이심률이 최대치 달했을 즈음에 시작됐다는 것을 확인했다.