지구 자기장의 붕괴를 구조하기 위한 상상의 이야기 : 지구-달의 연결된 자기장?

미디어위원회

2020-11-19

지구 자기장의 붕괴를 구조하기 위한 상상의 이야기

: 지구-달의 연결된 자기장?

(Lunar Tunes: Dreaming for Theory Rescue)

David F. Coppedge

우연히 생명체가 자연발생하고, 사람으로 진화되기 위해서는 장구한 시간이 반드시 필요하다. 그래서 진화론자들은 수십억 년의 시간을 가정하고, 모든 것들을 이 시간 틀 내로 짜 맞춘다.

지구는 해로운 우주선으로부터 우리를 보호해주는 자기장(magnetic field)을 갖고 있다. 자기장은 빠르게 붕괴되고 있기 때문에, 지구의 자기장은 그렇게 오래 지속될 수 없었다고 창조론자들은 주장해왔다. 자기장의 붕괴 속도는 140년 동안 실제 관측에 근거한 결론이다. 에너지원이 없다면 더 강해질 수 없다. 하지만 수십억 년의 오랜 연대를 신봉하는 진화론자들은 생명체가 천천히 그리고 점진적으로 진화할 수 있도록, 자기장이 오랫동안 유지되는 이론을 힘들게 개발해냈다. "발전기(dynamo)" 모델이 가장 인기 있는 이론이다.

진화론자들이 직면한 일련의 도전들 중에는 그들 자신이 만들어낸 심각한 도전들이 있다. 그들의 발전기 모델은 초기 지구에서 매우 약한 자기장을 예상하기 때문에, 생명체가 시작하려고 할 시기에 지구를 보호할 수 없었을 것이 예상된다. 동시에 “희미한 젊은 태양(faint young sun)”도 더 활동적이어서, 초기 지구를 과도한 방사능으로 뒤덮었을 것이다. The Conversation(2020. 10. 15) 지에서 리즈대학(University of Leeds)의 존 마운드(Jon Mound)와 크리스토퍼 데이비스(Christopher Davies)는 다음과 같이 설명한다.

한 행성의 거주 가능성은 여러 요인에 따라 달라진다. 하나는 강하고 긴 수명의 자기장이 존재해야만 한다. 이 자기장은 행성 표면 아래 수천 킬로미터의 액체 코어에서 생성되어 우주로 멀리 확장되어, 유해한 태양 방사선으로부터 대기를 보호해야 한다.
강한 자기장이 없는 행성은 호흡할 수 있는 대기를 붙잡고 있기가 힘들다. 이것은 우리가 알고 있는 생명체에 관한 나쁜 소식이다. Science Advances 지의 한 새로운 연구에 따르면, 지금은 사라진 달의 자기장은 약 40억 년 전에 생명체가 탄생할 때 지구의 대기를 보호하는 데 도움이 되었을 수 있었다고 제안한다.

달과 화성은 그들의 자기(magnetism, 자력)을 잃어버렸다. 결과적으로 달은 그 주위에 대기가 거의 없고, 화성은 지구의 1% 정도의 매우 얇은 대기를 갖고 있다. 태양의 태양풍 폭격은 시간이 지남에 따라 대기를 제거한다. 이것은 토성의 위성인 타이탄에서 일어나고 있다. 오늘날 보호용 대기가 없다면, 그것은 정말로 생명체에 "나쁜 소식"이 될 것이다. 화성에게 그것에 대해 물어보라. 화성탐사선 메이븐(Maven)은 해당 행성의 대기가 우주로 얼마나 손실되었는지에 대한 추정치를 제공했다.

메이븐 팀은 화성의 행성 역사를 통해, 화성 대기에서 손실된 산소의 양이 23m 두께의 전 행성적 물층에 포함됐었던 양과 동일하다고 추정한다.

그 수치는 출발 시의 값과 행성 나이에 대한 가정에 따라 다르다. 그들은 현재의 탈출속도와 자기 강도에 대한 관측에 호소하지만, 모델은 모두 순환논법(circular reasoning)에 기초하고 있다. 그들은 수십억 년을 가정하고, 그 가정이 문제에 부딪치면, 그 가정을 구출하기 위한 또 다른 가정을 한다. 달이 지구보다 더 강한 자기장에서 시작됐던 이유는 무엇인가? 왜 초기의 어린 태양은 희미했는가? 우리와 같은 지적이고 복잡한 존재가 존재하도록 모든 요소들이 정확하게 들어맞게 되었는가? 이것은 특별한 호소처럼 들린다.

그럼에도 불구하고, 현재 측정되고 있는 자기장의 손실률은 무섭다. 지구의 대기가 없어진다면, 다시는 돌아오지 않는다.

.반알렌대(Van Allen Belts, 밴 앨런대)의 안쪽(분홍색)와 바깥쪽(푸른색)의 활모양충격파(Bow shock).

지어낸 상상의 구조장치

한편 초기 지구로 돌아가서, 진화론자들은 지구에 생명체가 존재할 수 있도록, 한 구조장치를 개발해냈다. 생명체가 스스로 조직화되어 우연히 생겨나기 위해서, 지구는 수십억 년 전에도 강한 자기장을 필요로 했다. Science Advances 지에 발표된 그린(Green et al.) 등의 새로운 아이디어에 의하면, 약 40억 년 전에는 달이 지구와 더 가까웠고, 달과 함께 자력의 일부를 공유하여, 강한 방패 역할을 했을 수도 있었다는 것이다.

여기에서 모델화 된 과정은 초기 지구-달의 역사에서 이 두 세계가 결합된 자기권은 갖고 있었음을 의미한다. 그 시기 동안 그것은 원시 휘발성물질이 태양풍에 의해 제거되지 않도록 보호했으며, "희미한 젊은 태양(faint young sun)"의 시기와도 일치한다. 태양과 같은 별의 젊은 시기에 대한 관측 모델링 및 시뮬레이션을 실시한 이전 연구들에 의하면, 희미한 젊은 태양의 기간 동안 태양계의 우주 날씨는 훨씬 더 극단적이었고, 10~100배 더 자주 대대적인 코로나 폭발이 있었고, 주어진 시간에 방출될 수 있는 태양풍보다 더 많은 입자들을 방출하고 있었다. 그림 1에 표시된 연령 관계는 지구-달 결합 자기권의 시대가 41억~ 35억 년 전에 수억 년 동안 지속되었음을 나타낸다. 우리의 모델링은 결합된 자기권이 더 활동적이었던 초기 태양 복사선으로부터 지구를 보호할 수 있었음을 보여주며, 오지마(Ozima et al.) 등의 결과에 대한 보다 현실적인 설명을 제공한다.(즉, 달의 질소 중 일부는 태양풍보다 지구 대기에서 왔을 수 있다.)

달은 그 자력을 어떻게 얻었는가? 그리고 지구와 달이 가까웠다면 발생했을 거대한 조수(tides)는 왜 생명체들을 쓸어가 버리지 않았는가? 하지만 데이비스와 마운드는 공상적 이야기를 지어낼 수 있어서 기쁠 것이다. "지구의 생명체 : 우리의 달이 자기장을 잃어버린 것에 감사해야 하는 이유"

*우주의 가혹함 : 엘론 머스크(Elon Musk)가 작년에 출시한 빨간색의 테슬라 로드스터(Tesla Roadster)는 지구를 보호하는 자기장이 없다면, 우주선에 의해서 어려움을 겪을 가능성이 높다. Live Science(2020. 10. 21) 지는 이렇게 보도했었다 :

이러한 관점에서 로드스터를 본다면, 아마도 상당히 다르게 보일 것이다. Live Science 지가 2018년에 보고했던 것처럼, 행성들에 내리쬐는 가혹한 태양 복사선은 노출된 모든 유기물질(적색 페인트, 고무 타이어, 가죽 시트 등)을 파괴하여, 이들을 함께 묶고 있는 탄소 결합을 깨뜨릴 것이다. 그리고 지구를 보호하는 대기와 자기장 차폐가 없다면, 방풍 바람막이와 탄소섬유의 견고한 플라스틱조차 분해되기 시작할 것이다. 자동차는 수십 년 또는 수세기 내에, 우주 입자와의 충돌에서 파괴되지 않는다고 가정되는, 알루미늄 프레임이나 유리 부품으로 축소되어야만 한다.

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달이 지구를 보호해준 것에 대해 감사하고 싶다면, 달을 향해 몸을 굽히고 외치라. 우리는 주님께 감사할 것이다.