1O1

지구 101 원생누대

눈덩이 지구

— 적도까지 얼어붙었던 행성

7억 년 전, 지구가 극지방부터 적도까지 통째로 얼었다는 가설이 있다. 열대 지방에서 발견된 빙하 흔적이 그 증거다. 그런데 한 번 얼어붙은 지구는 어떻게 다시 녹았을까?

101 · 지구 101LESSON 028

지구 101 028

오늘의 질문

얼음은 햇빛을 반사합니다. 그래서 지구가 얼수록 더 많은 햇빛을 되돌려보내고, 그래서 더 얼게 됩니다. 이 폭주가 한번 시작되면 멈출 수가 없습니다. 그렇다면 완전히 얼어붙은 지구는 도대체 어떻게 다시 녹았을까요?

오늘의 수업

오늘의 학습 목표

되먹임과 임계점 — 작은 변화가 폭주하는 조건 (2장)

역방향 추론 — 결과(캡 탄산염암)에서 원인(급격한 온난화)을 되짚기 (1장)

반증 감각 — 광합성 생존 문제라는 반론이 가설을 어떻게 수정시켰나 (3장)

인과와 상관 구분 — 눈덩이 직후 동물이 등장한 것은 인과인가 우연인가 (4장)

눈덩이 지구 — 적도까지 얼어붙었던 행성

숫자로 보는 오늘

7.2억~6.3억

년 전 두 차례의 대빙하기

적도

빙하 퇴적물이 발견된 위도

수백만 년

얼음에 덮여 있던 기간

1992년

"Snowball Earth" 라는 이름의 등장

1. STRANGE EVIDENCE

이상한 증거들

이야기는 엉뚱한 곳에 있는 빙하 흔적에서 시작합니다.

2. RUNAWAY FEEDBACK

얼음–알베도 되먹임 — 폭주의 원리

알베도는 표면이 햇빛을 반사하는 정도입니다. 바다는 어두워서 대부분 흡수하고, 얼음과 눈은 밝아서 대부분 반사합니다.

기온이 조금 내려간다 — 얼음이 조금 더 넓어집니다.
알베도가 올라간다 — 넓어진 얼음이 햇빛을 더 많이 되돌려보냅니다.
기온이 더 내려간다 — 흡수하는 에너지가 줄었으니 더 추워집니다.
얼음이 더 넓어진다 — 1번으로 돌아갑니다. 양의 되먹임 고리입니다.
임계점을 넘으면 — 얼음이 위도 30도 부근까지 내려오면 되먹임이 폭주하여 적도까지 순식간에 얼어붙습니다.

3. THE ESCAPE

그래서 어떻게 녹았나

여기가 이 가설의 백미입니다. 폭주로 얼어버린 행성에서 탈출구는 화산이었습니다.

얼음이 모든 것을 덮는다 — 암석은 얼음 아래, 바다도 얼음 아래. 풍화가 멈춥니다. 이산화탄소를 빼내는 장치가 꺼진 겁니다.
화산은 계속 뿜는다 — 얼음이 덮여도 화산 활동은 멈추지 않습니다. 이산화탄소가 계속 대기로 들어갑니다.
수백만 년간 축적 — 들어오기만 하고 나가지 않으니 쌓입니다. 현재의 수백 배에 이르는 농도까지 올라갔을 것으로 추정합니다.
극단적 온실 효과 — 마침내 얼음을 녹이기 시작합니다. 얼음이 녹으면 알베도가 낮아지고, 그러면 더 빨리 녹습니다. 이번엔 반대 방향으로 폭주합니다.
지옥 같은 더위 — 온실기체가 잔뜩 쌓인 상태에서 얼음이 사라지자 지구는 극단적으로 뜨거워집니다. 이때 격렬한 풍화로 쏟아진 성분이 캡 탄산염암을 만들었다는 것이 이 가설의 설명입니다.

4. WHAT CAME NEXT

그리고 무슨 일이 일어났나

흥미로운 것은 타이밍입니다. 마지막 눈덩이 지구가 끝난 직후,

대기·해양 산소가 다시 한 단계 오릅니다
에디아카라 동물군이라는 최초의 대형 다세포 생물이 등장합니다
그리고 얼마 뒤 캄브리아기 대폭발(036)이 일어납니다

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눈덩이 지구 가설의 출발점이 된 결정적 관찰은?

①극지방에서 열대 식물 화석이 발견된 것
②고지자기 분석 결과 적도 부근이었던 지층에서 빙하 퇴적물이 발견된 것
③바다 밑에서 얼음이 발견된 것
④남극 빙하가 두꺼워진 것

정답 ② — 빙력암 자체는 흔합니다. 충격적인 것은 그 암석이 만들어질 당시 위치가 적도 부근이었다는 고지자기 분석 결과였습니다.

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얼음–알베도 되먹임에 대한 설명으로 옳은 것은?

①얼음이 늘면 햇빛 반사가 늘어 더 추워지는 양의 되먹임이다
②얼음이 늘면 열을 가둬 더 따뜻해지는 음의 되먹임이다
③얼음의 양과 기온은 관계가 없다
④얼음이 늘면 화산 활동이 줄어든다

정답 ① — 얼음은 밝아서 햇빛을 많이 반사합니다. 얼음 확대 → 반사 증가 → 흡수 에너지 감소 → 추워짐 → 얼음 확대라는 증폭 고리가 만들어집니다.

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완전히 얼어붙은 지구가 다시 녹을 수 있었던 이유는?

①태양의 밝기가 갑자기 증가해서
②얼음이 풍화를 막아 CO₂ 제거가 멈춘 사이 화산이 계속 CO₂를 뿜어 축적됐기 때문
③소행성 충돌의 열 때문에
④지구 내부의 열이 얼음을 녹여서

정답 ② — 규산염 풍화는 CO₂를 제거하는 장치인데 얼음에 덮여 멈췄습니다. 반면 화산은 계속 배출했고, 수백만 년간 축적된 CO₂가 극단적 온실 효과를 만들었습니다.

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빙하 퇴적층 바로 위에 쌓인 두꺼운 '캡 탄산염암'이 알려주는 것은?

①빙하기가 아주 천천히 끝났다
②극심한 추위에서 극심한 더위로 급격히 전환됐다
③그 지역이 사막이었다
④화산 활동이 없었다

정답 ② — 탄산염암은 보통 따뜻한 얕은 바다에서 만들어집니다. 빙하 퇴적물 바로 위에 있다는 것은 급격한 온난화가 뒤따랐음을 뜻합니다.

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'슬러시볼 지구' 가설이 제기된 주된 이유는?

①빙하 흔적이 발견되지 않아서
②바다가 완전히 얼면 광합성이 불가능해 생물의 생존을 설명하기 어렵기 때문
③고지자기 측정이 불가능해서
④캡 탄산염암이 없기 때문

정답 ② — 생물은 이 시기를 넘어 살아남았고 오히려 직후 다양해집니다. 그래서 적도 부근에 얼지 않은 피난처가 있었다는 수정 가설이 제기됐습니다.

확인 문제 6 / 6

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눈덩이 지구가 끝난 직후에 일어난 일로 본문이 언급한 것이 아닌 것은?

①대기·해양 산소의 추가 증가
②에디아카라 동물군의 등장
③캄브리아기 대폭발로의 연결
④판게아 초대륙의 형성

정답 ④ — 판게아는 훨씬 뒤인 고생대 말에 완성됩니다(053). 눈덩이 지구 직후에는 산소 증가, 에디아카라 생물군, 그리고 캄브리아기 대폭발이 이어집니다.

마무리 확인

오늘의 정리 — 생각해보기

얼음–알베도 되먹임은 양방향으로 작동합니다. 지금 북극 해빙이 줄어들고 있다는 사실을 이 되먹임에 대입하면 어떤 일이 예상될까요? 눈덩이 지구와 방향만 반대인 같은 원리인지 확인해 보세요.

지구를 얼린 것도, 녹인 것도 결국 이산화탄소 농도였습니다. 풍화라는 "온도 조절 장치"가 왜 얼음 아래에서는 작동하지 못했는지 설명해 보세요. 그리고 이 장치가 얼마나 느린지가 왜 중요한지 생각해 보세요.

"눈덩이 지구"와 "슬러시볼 지구" 중 어느 쪽이 맞는지 결정하려면 어떤 증거를 새로 찾아야 할까요? 당신이 연구자라면 어디에 가서 무엇을 조사하겠습니까?

과제 · 활동지를 풀고 서술형 문항에 자기 생각을 정리해 오기 웹 레슨 · https://101scenes.com/ko/earth/028-snowball-earth/