[[파일:external/images.spaceref.com/oosnowball.earth.2.jpg]] [* 사진의 지구는 다큐인 '''경이로운 지구''' 2편에서 현 지구의 빙결화를 상상한 것인 만큼 현재의 대륙 모형을 띄고 있으나, 가설의 대상인 시대는 크리오스진기(기원전 7억 2000만년~기원전 6억 3500만년)이므로 사진과는 전혀 다른 대륙 모형이었을 것이다.] [목차] == 개요 == '''{{{+1 Snowball Earth}}}''' 기원전 7억 2000만 년 ~ 기원전 6억 3500만 년에 해당하는 [[크리오스진기]]^^Cryogenian^^[* Cryo- 자체가 '추위'를 의미한다. 둘 다 [[원생누대]]에 해당한다.] 동안 [[지구]] 전체가 얼어 붙어 있었다는 가설. [[빙하기]], [[빙하 시대]]와 차이점은 [[적도]] 지방까지 모두 얼어붙기 때문에 일반적인 [[신생대]]의 [[빙하기]]보다 더 기온이 낮았다. 가령 현재도 지구는 빙하기로 그중에서 온난한 [[간빙기]]인데 지구 평균온도는 15~20도 사이다. 북위도가 빙하에 덮인 빙기 시절에도 평균온도는 10도 정도이나 눈덩이 지구시절엔 단단한 눈덩이 지구 기준으로 평균 영하 50도 까지 보기도한다.[* 다만 아래 항목에 서술되어 있듯 단단한 눈덩이 지구 이론은 반론할 근거가 많아서 진창 눈덩이 지구 이론이 더 각광받고 있다. 이정도라도 빙하기보다는 훨씬 추웠겠지만 단단한 눈덩이 지구이론 처럼 평균 영하 50도까지는 아니였을 것이다.] [[한반도]]에서도 기원전 7억 년 경에 퇴적된 지층에서 눈덩이 지구를 증명할 수 있는 [[http://www.okhsnews.com/news/articleView.html?idxno=1850|증거]]가 [[금강휴게소]] 국도변에서 2015년 즈음에 [[http://www.hani.co.kr/arti/culture/book/733273.html|발견]]되었다. 비슷하게 기원전 24억 년 ~ 기원전 21억 년에 해당하는 [[휴로니아기]]^^Huronian^^에 지구 전체가 얼어붙었다고 추측되는 설의 경우 Huronian Glaciation으로 표기한다. == 역사 == 1964년, 적도 부근인 데다 고도도 그리 높지 않았을 것으로 추정되는[* 고도가 높으면 [[만년설]] 등의 빙하가 발달할 수 있다.] 지층에서 [[빙하]] 퇴적물이 발견된다는 기이한 현상이 보고되었다. 학계는 당연히 이 발견을 의심했지만, 수 차례에 걸친 검증 끝에 빙하의 발달은 분명한 사실이라는 결론을 내렸다. 그리고 저위도 지방이 얼어붙었을 정도였다면 사실상 지구 전체가 얼어붙어야 될 것이라는 추론이 '눈덩이 지구' 이론의 기반이 된다.[* Kirschvink, J.L., 1992. Late Proterozoic low-latitude global glaciation: the snowball Earth. In: Schopf, J.W., Klein, C. (Eds.), The Proterozoic Biosphere: A Multidisciplinary Study. Cambridge University Press, Cambridge, pp. 51–52.] == 환경 == '눈덩이 지구'가 정확히 어떤 환경이었을지에 대한 추론 역시 많은 과학자들에 의해 이루어졌다. 그 중 가장 기본이 되는 '단단한 눈덩이 지구'는 다음과 같은 의견을 제시하고 있다. >모종의 이유로 [[빙하]]가 확장되기 시작한다. 그에 따라 지구의 반사율도 늘어나며, 태양빛이 더 많이 반사됨에 따라 기온이 내려가고 그만큼 빙하가 확장되는 [[양성 피드백|양의 되먹임]] 반응이 일어난다. 이 과정은 점점 가속하여 결과적으로 1km가 넘는 두께의 얼음이 활화산 정도를 제외한 지구 전역을 뒤덮는다. 당시의 평균 기온은 -50ºC, 고위도 지방은 -80~-110ºC. '눈덩이 지구'의 시작이다. '눈덩이 지구'는 대략 300만 년 간 지속되었으며, 지표와 해수면이 전부 얼어붙어 [[이산화탄소]]의 침전이 일어날 수 없었기 때문에 화산 활동을 통해 유출된 이산화탄소는 꾸준히 대기 중에 농축되어, 최종적으로는 현대의 350배에 이르게 된다.[* 현대의 이산화탄소 농도는 약 400ppm 정도다.] 이로 인해 발생한 강력한 [[온실효과|온실 효과]]에 의해 평균 기온은 영상 40℃까지 치솟고, 얼음은 다시 빠르게 녹아내린다. == 원인 == 시발점이라 할 수 있는 빙하의 확장 원인으로 제시되는 것은 다음과 같다. * 휴로니안 눈덩이 지구 - 태양계 궤도 안정으로 인한 운석 및 혜성 충돌이 뜸해짐. 이로 인해 단세포생물인 [[남세균|남조류]]가 폭주함.[[https://m.yna.co.kr/view/AKR20211025095400009?section=international/all|#]] 광합성을 하는 남조류는 대기중의 온실가스인 [[이산화탄소]]를 소비하여 대량의 산소를 방출하였다. [[시생누대]] 시절엔 [[초화산]]도 많고 운석들이 자주 떨어졌기 때문에 공기중의 산소를 주기적으로 소비해줬다. 그러나 10억년동안 지구도 충분히 식고 운석 충돌도 뜸해지면서 다량의 남세균이 번식하고 대사부산물로 대량의 산소를 대기중에 방출하는 [[대멸종|산소 대참사]]가 일어난다. 이때 방출된 산소는 처음에는 당시 바다에 녹아있던 철을 소비하여 산화철로 만들었다.[* 그래서 당시 바다는 시뻘건색이였을 것으로 추정된다.] 철이 모두 소비된 이후에는 대기중으로 퍼져 당시 [[온실효과]]의 원인이던 대기 중의 [[메탄]]과 결합하여 그 농도를 일정 수준 이상으로 떨어뜨렸다. 이산화탄소와 메탄 두 대표적인 온실가스가 크게 줄어들었고, 이로 인해 온실효과가 사라진 것. 당시에는 [[태양]]의 햇빛이 지금보다 20~15% 더 약했기 때문에 온실가스가 사라지자 지구의 온도가 급격하게 내려갔다. * 크리오스진기 눈덩이 지구 - [[규산염]]이 [[탄산염]]으로 바뀌면서 이산화탄소를 흡수했기 때문이라고 추정 한다. 이로 인해 온실효과를 일으키던 이산화탄소가 일정 수준 이상 떨어지며 온실효과가 사라졌다. 이당시에는 태양의 햇빛이 지금보다 10% 더 약했기 때문에 온실가스의 상실로도 눈덩이 지구가 시작되었다. == 녹는 과정 == 화산 활동에 의해 대기 중에 이산화탄소가 대량으로 뿌려지고, 얼어붙은 대양과 지면이 이것을 흡수하지 못했기에 점점 온실효과가 심해졌으며, 그것이 한계에 도달한 순간 얼음이 녹아내리면서 해동이 이루어졌다고 한다. 그러나 이건 지구의 판 운동이 지속될 경우에만 가능한 방법이다. 판 운동이 멈추면 대륙 이동은 물론이고 [[화산]] 활동도 멈추게 되며, 그러면 이산화탄소를 대기 중에 공급할 방법이 사라지므로 지구를 녹일 수가 없다. 다만 지구의 판 운동은 [[명왕누대]] 이후로 항상 활발했기 때문에 해당 가설은 설득력이 있다.[* 명왕누대 시절 판운동이 그리 활발하지 못했던건 지구 전체가 너무 뜨거웠기 때문이다. 표면은 온도가 낮고 심층부가 온도가 높아야 대류 활동이 활발해져서 판운동이 잘 일어나기 때문이다.] [[오스트레일리아|호주]] 커틴대학의 연구팀이 과학저널 Nature Communications 최신호에 발표한 바에 따르면, 지금까지 남아있는 소행성 충돌구 중 가장 오래된 것은 기원전 22억 2900만 년(오차 범위 ± 500만 년)에 생성된 [[https://www.yna.co.kr/view/AKR20200121140200009?section=it/science&site=major_news02|호주의 야라부바]] 충돌구라고 한다. 이 시점은 이 지역에서 빙하가 사라지고 눈덩이 지구가 끝난 시점과 일치하므로, 이 운석 충돌로 인해 대량의 온실가스를 방출한 것이 지구 해동에 도움이 되었다는 것이 이들의 주장이다. == 다른 근거들 == 1. [[철(원소)|철]]을 포함하고 있는 [[지층]]이 빙하층과 연계되어 나타난다. 이는 긴 기간 동안 [[바다]]를 완전히 차단한 [[빙하기]]가 진행되면서 바닷속의 [[산소]]가 부족하게 되었음을 의미할 수 있다. 2. 해당 지층의 [[탄소]] 안정[[동위원소]] 값이 낮다. 이는 생명 활동이 감소하면서 일어난 현상으로 여겨진다. === 반박 === 저위도 지방의 빙하라는 강력한 증거를 가지고 있음에도 눈덩이 지구 이론이 아직 '가설'로만 남아있는 것은, 눈덩이 지구 이론만으로는 설명할 수 없는 현상이 다수 보고되고 있기 때문이다. 대표적으로는 아래와 같다. 1. 탄소 안정동위원소 값이 낮은 것은 퇴적물이 속성 작용을 받으면서 일어난 현상으로 설명할 수 있다.[* McKirdy, D.M., Gammon, P.R., Smith, H.D., Hayward, H.R., Sonter, S., 2005. Biogeochemistry of Neoproterozoic cap carbonates — a speculative hypothesis. Organic Geochemistry: hallenges for the 21st Century. 22nd International Meeting on Organic Geochemistry, Seville, Spain, September 2005, Abstracts, vol. 2, pp. 815–816.] 2. [[오스트레일리아|호주]],[* Li, Z.X., 2000a. New palaeomagnetic results from the 'cap dolomite' of the NeoproterozoicWalsh Tillite, northwestern Australia. Precambrian Research 100, 359–370.] [[오만]],[* Kilner, B., Mac Niocaill, C., Brasier, M., 2005. Low-latitude glaciation in the Neoproterozoic of Oman. Geology 33, 413–416.] [[브라질]][* Font, E., Trindade, R.I.F., Nédélec, A., 2005. Detrital remanent magnetization in haematite-bearing Neoproterozoic Puga cap dolostone, Amazon craton: a rock magnetic and SEM study. Geophysical Journal International 163, 491–500.] 지역의 고지자기 조사 결과에 따르면, 해빙은 단기간에 일어난 것이 아니라 10만 년에서 100만 년이라는 긴 기간 동안 일어난 것으로 보인다. 3. 빙하기 동안에도 물의 순환,[* McMechan, M.E., 2000. Vreeland diamictites — Neoproterozoic glaciogenic slope deposits, Rocky Mountains, northeast British Columbia. Bulletin of Canadian Petroleum Geology 48, 246–261.] 빙하의 발달 및 해동, 기후 변동[* Rieu, R., Allen, P.A., 2006. Compositional and mineralogical changes associated with Neoproterozoic glacially influenced deposits, Huqf Supergroup, Oman. Snowball Earth 2006, Monte Verità, Ticino, Switzerland, 16–21 July 2006, p. 92.]이 일어나고 있었다. 4. 넓은 면적에, 또 오랜 기간 동안 지속된 바다가 분명히 존재했으며,[* Williams, G.E., Schmidt, P.W., 2004. Neoproterozoic glaciation: reconciling low paleolatitudes and the geologic record. In: Jenkins, G.S., McMenamin, M.A.S., McKay, C.P., Sohl, L. (Eds.), The Extreme Proterozoic: Geology, Geochemistry and Climate. American Geophysical Union Geophysical Monograph, vol. 146, pp. 145–159.] 다수의 대륙은 일부분만 빙하에 덮여 있었던 것으로 보인다.[* Rose, C.V., Prave, A.R., Benn, D.I., Calder, A., 2006. The Port Askaig Formation, Scotland: evidence for non-marine glaciation and dynamic ice sheet glacial processes during the Cryogenian. Snowball Earth 2006, Monte Verità, Ticino, Switzerland, 16–21 July 2006, 95.] 이 외에도 다수의 지질학적 / 고기후학적 증거들이 눈덩이 지구 이론을 부정하고 있다. == 대안 == 눈덩이 지구 이론에 의해 설명되지 않는 증거들이 다수 존재하지만, 그럼에도 적도 부근에 빙하가 존재했다는 것 역시 부정할 수 없는 사실이기 때문에 이를 설명하기 위한 대안 / 절충안이 존재한다. 1. 진창눈덩이 지구(Slushball Earth) / 눈덩이에 가까운 지구(Near-snowball Earth)[* Crowley, T.J., Hyde, W.T., Peltier, W.R., 2001. CO2 levels required for deglaciation of a “Near-Snowball” Earth. Geophysical Research Letters 28, 283–286.] 해당 기간 동안 지구가 얼어붙어 있었던 것은 사실이지만, 그 규모가 '단단한 눈덩이 지구'에 비해 덜했을 것이라고 추측하는 가설. 일부 바다 지역은 얼어붙지 않고 드러나 있었으며, 해빙 역시 한 번의 큰 사건이 아니라 여러 차례에 걸쳐 반복되었을 것이라고 보고 있는 가설. 2. HOLIST 가설[* Williams, G.E., 2008. Proterozoic (pre-Ediacaran) glaciation and the high obliquity, low-latitude ice, strong seasonality (HOLIST) hypothesis: Principles and tests. Earth-Science Reviews 87, 61–93.] 높은 기울기, 저위도 빙하, 강한 계절차(High Obliquity, Low-latitude Ice, STrong seasonality)의 약자. 당시에는 지구의 기울기가 현대와 같은 23.5º가 아니라 60º 이상으로 큰 값이었으며, 때문에 저위도 지역에만 빙하가 발달한 것이라고 보는 가설. 지구의 기울기가 높아진 이유로는 [[달]] 생성에 관여한 대충돌설을 지목하고 있다. 지질학적 증거를 가장 잘 설명할 수 있는 가설이지만 지구가 현대의 기울기로 변화할 수 있었던 원인을 설명하지 못하고 있다. == 기타 == 일부 학자들은 이로 인해 생물의 진화가 촉진되었다고 보고 있다. 해빙 시 열수분출공 등을 통해 지구 안에서 나온 영양분이 잔뜩 쌓였고, 남조류는 광합성을 통해 과도한 이산화탄소를 대량의 산소로 바꾸게 되었다는 것이다. 이는 콜라겐 성분의 생성을 도와 세포와 세포가 더욱 잘 붙게 하여 생명체의 대형화에 일조하였다. [[https://youtu.be/Jd3XeSOf8Uo?t=40m23s|참고 영상]].[* 22억 년 전의 지구 동결이 끝난 후, 원핵생물은 진핵생물로 변했으며 산소 농도도 1% 정도로 증가했다. 6억 년 전의 지구 동결이 끝난 후에는 산소 농도가 20% 이상으로 증가, 콜라겐 형성에 필요한 산소가 충분해졌으며 이로 인해 다세포 생물이 등장, 현재 인간의 눈에 보일 정도로 대형화된 생물들이 나타난다.] 어쨌든 다시 일어나면 인류는 물론 지구에 사는 모든 생물들이 전멸의 위기를 맞이하게 될 것이다. 그러나 지구 일부가 빙하로 뒤덮이는 정상적인(!) 빙하기라면 몰라도, 지구 전체가 얼음이 되는 수준의 [[빙하기]]는 오지 않을 것이라는 의견이 대세다. 태양은 계속 뜨거워지고 있으며, 지구의 자전 속도는 점점 느려지고 있기 때문에 저위도-고위도 지방의 열 교환도 강해져 고위도 지방에서 빙하가 크게 발달하기 힘들다. 그렇다고 해도 기나긴 지질학의 역사를 살펴보면 일단 많은 양의 탄소가 해양에 잠재되어 있고 식물이 꾸준히 지표면에 묻히면서 탄소를 가두게 되는데, 사실 이건 먼 훗날 [[인류멸망]]의 단초를 제공하는 원인이 될 가능성도 있다. 자세한 사항은 인류멸망 항목 참조. == 대중매체에서 == * [[투모로우(영화)|투모로우]] : 현대 문명에 눈덩이 지구 [[빙하기]]가 도래하는 내용의 영화이다. 다만 결말부에서 [[미국 대통령]]이 빙하기를 피해 입국해온 [[미국인]] [[난민]]들을 받아준 [[멕시코]] 정부에게 감사를 표하는 담화를 발표하는 장면을 보면, [[미국]] 임시 정부 청사 주변이 눈 한 방울 안 내린 채 해가 내리쬐는 것으로 나오므로 완전한 눈덩이 지구가 되지는 못한 것으로 보인다. * [[설국열차]] - 냉전 격화로 개발된 기후무기(원작), 지구온난화 억제를 위해 개발한 냉각제([[설국열차(영화)|영화]], [[설국열차(드라마)|드라마]])의 부작용으로 인해 지구는 빙하기가 되어 눈으로 뒤덮여졌다. * [[극장판 도라에몽: 진구의 남극 꽁꽁 대모험]]에서 중요하게 언급된다. [[분류:지질학]][[분류:가설]][[분류:지구]][[분류:대멸종]]