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2025-12-24 (수)

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화산인가 소행성인가? AI, 공룡 멸종에 답하다

전통적으로 공룡의 멸종 원인은 운석의 충돌과 화산 분출 같은 복잡한 요인들로 인식되어 왔다. 그러나 최근에는 인공지능(AI)을 활용한 새로운 접근 방식이 등장했다. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 미국 다트머스 대학의 연구팀이 AI를 사용해 6600만 년 전 공룡 멸종에 관한 화석 기록을 역설계하는 혁신적인 방법을 시도했다. 이 연구에서 연구팀은 복잡한 지질학적 기후 데이터를 분석할 수 있는 연결된 프로세서 네트워크를 활용하여 '사이언스(Science)' 저널에 결과를 발표했다. 연구팀은 약 130개의 프로세서를 이용해 백악기-팔레오기 멸종(K-Pg) 사건의 원인과 조건을 역추적했다. 다트머스 대학의 지구과학과 대학원생이자 이 연구의 주 저자인 알렉스 콕스(Alex Cox)는 연구의 목표가 가설이나 편견 없이 평가하는 것이었으며, 탄소 순환 모델을 적용해 최소한의 정보만으로 원인을 파악했다고 밝혔다. 콕스는 이 모델이 지질학적 기록에서 어떻게 결론에 도달했는지 보여준다고 설명했다. 이 연구에서 사용된 모델은 K-Pg 멸종 이전과 이후 약 100만 년 동안의 이산화탄소 및 이산화황 배출, 그리고 생물학적 생산성을 포함한 30만 개 이상의 다양한 시나리오를 분석했다. 마르코브 체인 몬테 카를로(Markov Chain Monte Carlo)로 알려진 기계 학습 유형을 통해 프로세서는 독립적으로 협력하여 일치하는 시나리오에 도달할 때까지 결론을 비교, 수정 및 재계산 했으며, 그 결과는 화석 기록에 보존되어 있다. 화석 기록에 담긴 지구화학적 및 유기적 잔존물은 K-Pg 멸종 당시의 격변적인 상황을 선명하게 보여준다. 이 시기는 지질학적으로 유황이 햇빛을 가리고, 공기 중에 미네랄이 가득하며, 이산화탄소로 인해 열이 가두어진 불안정한 대기로 인해 먹이 사슬이 붕괴되어 전 세계의 동식물이 대규모 멸종을 겪은 시기였다. 이러한 효과는 분명하지만, 멸종의 정확한 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 초기에는 화산 폭발로 인한 공룡 멸종 이론이 주목받았으나, 현재는 멕시코에서 발견된 수 마일 너비의 칙슬루브(Chicxulub) 충돌 분화구로 인한 소행성 충돌이 주요 원인으로 여겨진다. 화석 증거가 지구의 역사상 전례 없는 '원투 펀치' 현상을 시사하면서, 과학계의 이론이 점차 수렴하기 시작했다. 이 이론에 따르면, 소행성은 이미 인도 서부 데칸 트랩의 강력한 화산 활동으로 인해 불안정한 상태에 있던 지구에 충돌했을 가능성이 있다. 그러나 과학자들 사이에서는 여전히 이 두 사건이 공룡 대량 멸종에 어느 정도 기여했는지에 대한 의견 일치가 없다. 이에 대해 브레힌 켈러(Brenhin Keller) 다트머스 대학 지구과학 조교수 겸 이 연구의 공동 저자와 알렉스 콕스는 코드가 어떤 결과를 도출하는지 실험해보기로 결정했다. 해당 연구팀의 모델은 데칸 트랩에서 방출된 기후 변화를 일으키는 가스가 단독으로도 전 지구적인 멸종을 촉발할 수 있음을 시사한다. 데칸 트랩의 화산 활동은 칙슬루브 소행성의 충돌보다 약 30만 년 전에 시작되었으며, 이 폭발은 거의 100만 년 동안 지속되었다. 이 기간 동안 데칸 트랩은 최대 10조 4000억 톤의 이산화탄소와 9조 3000억 톤의 황을 대기 중으로 배출했을 것으로 추정된다. 브레힌 켈러는 이에 대해 "역사적으로 화산 활동이 대규모 멸종을 일으킬 수 있다는 것은 잘 알려져 있지만, 이번 연구는 환경에 미치는 영향을 증거에 근거하여 휘발성 물질의 배출량을 독립적으로 추정한 최초의 사례"라고 설명했다. 그는 이어 "우리 모델은 인간의 편견 없이 독립적으로 데이터를 분석하여 지질학적 기록에서 볼 수 있는 기후와 탄소 순환의 교란에 필요한 이산화탄소와 이산화황의 양을 결정했고, 이는 데칸 트랩의 배출량과 일치하는 것으로 나타났다"고 덧붙였다. 연구팀의 모델은 칙슬루브 충돌 당시 심해에서 유기 탄소의 축적이 급격히 감소한 사실을 밝혀냈다. 이는 소행성 충돌이 다수의 동식물 종의 멸종을 초래했을 가능성이 크다는 것을 의미한다. 또한, 기록에 따르면 매머드급 운석이 유황이 풍부한 표면과 충돌했을 때, 대기 중으로 유황(단기 냉각 효과를 가진)이 대량으로 방출되었을 가능성이 있으며, 이와 연관된 기온 하락의 흔적이 발견된다. 소행성 충돌은 탄소와 이산화황을 방출했을 가능성이 높지만, 모델은 이 두 가스의 방출이 그 당시 급격히 증가하지 않았음을 발견했다. 이는 소행성 충돌이 멸종에 기여한 주요 원인이 가스 방출이 아니었을 가능성을 시사한다. 콕스는 현대 맥락에서 볼 때, 2000년부터 2023년까지 화석 연료의 연소로 인해 연간 약 160억 톤의 이산화탄소가 대기 중으로 배출되었다고 언급했다. 이는 데칸 트랩에서 과학자들이 추정하는 최대 연간 배출량보다 약 100배 더 많은 양이다. 콕스는 현재의 이산화탄소 배출량이 고대 화산에서 방출된 총량과 일치하기까지 여전히 수천 년이 소요될 것이라고 언급했다. 이는 자체적으로 매우 놀라운 사실이다. 그는 "우리 연구의 결과가 물리적으로 타당하다는 것이 가장 고무적인 부분이며, 이는 모델이 강력한 사전 제약 없이도 기술적으로 완벽하게 실행될 수 있음을 시사한다"고 말했다. 또한, 연구팀은 프로세서를 상호 연결하여 대규모 데이터 세트의 분석 시간을 몇 달 또는 몇 년에서 몇 시간으로 대폭 단축하는 데 성공했다. 이는 과학적 연구의 효율성과 속도를 혁신적으로 개선한 사례로 볼 수 있다 콕스는 "이와 같은 유형의 병렬 역전 과정은 지구 과학 모델링 분야에서 이전에는 시도된 적이 없었다"고 언급했다. 그는 이어 "우리의 방법론은 수천 개의 프로세서를 동원할 수 있어, 훨씬 더 광범위한 솔루션 공간을 탐색할 수 있으며, 인간의 편견으로부터 크게 자유롭다"고 설명했다. 그는 또한 "지금까지 우리 분야의 전문가들은 우리가 도달한 결론보다는 이 새로운 방법론에 더 매료되어 왔다"라고 말했다. 콕스는 "지구 시스템에 대해 우리가 결과는 알지만 원인은 모르는 경우가 많으며, 이러한 시스템은 역전될 가능성이 높다. 출력에 대한 더 나은 이해는 그 결과를 초래한 입력을 더 정확하게 특성화하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다.
- 생활경제
2023-11-30 11:14:00
화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문

우주과학 전문 매체 머커닷더(Merkur.de)는 2022년 5월 4일 화성에서 발생한 규모 4.7의 지진은 미국 항공우주국(NASA)의 인사이트호(InSight)에 의해 포착되었으며, 화성에서 발견된 가장 강력한 지진 중 하나로 기록되었다고 최근 보도했다. 당시 NASA는 이 지진이 운석 충돌로 인해 발생했다는 가능성을 제기했다. 그러나 옥스퍼드대의 벤저민 페르난도 교수가 주도한 국제 연구팀은 다른 가설을 제기했다. 이 연구팀은 화성 표면을 철저히 조사한 결과, 지진을 일으킬 만한 충분한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 발표했다. 대신, 화성 지각 내부의 엄청난 압력 변화가 지진의 주 원인이라고 지목다. 연구팀은 전 세계 화성 탐사 프로젝트가 공동으로 화성 표면을 탐색했으나 강진을 유발할만한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 밝혔다. 대신 화성 내부에 응축돼 있던 엄청난 지각의 힘이 방출되면서 규모 4.7의 강진을 일으킨 것으로 결론지었다. 연구팀은 화성 지각 내부의 높은 압력이 지각의 얇은 구조와 관련이 있을 것으로 추정했다. 화성의 지각은 지구보다 얇고, 그로 인해 암석층이 더욱 활발하게 움직일 수 있다. 화성의 지각은 지구처럼 판이 움직이지는 않지만, 내부의 암석층은 다른 속도로 냉각과 수축 과정을 겪으면서 지진을 유발하는 압력을 쌓게 된다. 이러한 상황에서 충분한 압력이 축적되면, 암석층이 파괴되면서 지진이 발생하게 된다는 것이 연구팀의 결론이다. 이번에 발생한 화성 지진의 규모는 4.7로, 지구의 지진에 비해 상대적으로 약하지만 화성에서는 매우 강한 편에 속한다. 이 지진은 화성 북극 부근의 거대한 화산인 발행산에서 북서쪽으로 약 280km 떨어진 지점에서 발생했다. 인사이트호는 지진이 발생한 지점에서 대략 1000km 떨어진 곳에 있었으며, 다행히도 지진으로 인해 피해는 발생하지 않았다. 이번 연구는 화성의 지질학적 특성과 활동에 대한 중요한 통찰을 제공할 것으로 예상된다. 화성의 지진 활동 분석은 화성의 내부 구조와 진화 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 특히, 이번 연구는 화성 내부의 암석층이 상당히 활발하게 움직이고 있음을 보여주며, 이로 인해 화성의 지질 활동이 지구보다 활발할 수 있다는 가설을 제시했다. NASA는 이번 연구 결과를 통해 화성의 지질학적 활동에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대하며, 향후 인사이트호를 통해 화성의 지진 활동을 지속적으로 관측할 계획이다. 한편, 인사이트(InSight)는 NASA의 화성 지질 탐사 착륙선이다. 화성의 탄생과 태양계의 진화와 형성과정, 내부 온도, 지각활동, 화성의 열분포 등의 연구가 목적이다. 2018년 5월 5일 발사되어, 2018년 11월 26일 화성에 도착해 탐사 임무를 수행중이다. 주요 장비로는 HP3과 지진계 등을 장착했으며, SEIS로 화성 지표면 내부의 파동을 들여다 볼 수 있다. 달에도 아폴로 12호, 14, 15, 16호 미션 때 설치한 지각활동을 탐사하는 지진계가 있다. 현재까지 지구 외 다른 천체에서 관측된 가장 강한 지진은 달에서 1977년 관측된 것으로 우리나라 경주 지진과 비슷한 강도 5.5규모였다.
- 산업
2023-10-30 15:53:00
목성 위성 중 하나의 바다에서 탄소 발견

목성의 달 중 하나인 유로파의 깊은 지하 해양에는 생명 유지에 필요한 성분인 탄소가 포함되어 있다는 것이 확인됐다. 제임스 웹 우주 망원경의 관측에 따르면, 유로파의 표면의 이산화탄소 얼음은 약 1만6000m 두께의 얼음 층 아래의 소금물 해양에서 비롯된 것으로 보인다. 영국 매체 더가디안에 따르면 이 연구 결과는 유로파의 지하 해양에 탄소가 존재한다는 것을 확인하고, 생명의 존재 가능성을 시사하는 동시에, 유로파 해양이 태양계 내에서 탐사가 가장 유망한 지역 중 하나라는 견해를 뒷받침한다. 텍사스의 남서부 연구소(Southwest Research Institute)의 지화학자인 크리스토퍼 글린 박사는 "이는 매우 중요한 발견이고, 나는 이로 인해 매우 기쁘다"라고 말했다. 그는 또한 "유로파의 해양에 실제로 생명이 존재하는지 여부는 아직 확실하지 않지만, 이러한 새로운 발견은 그곳에 todaqud이 있을 가능성이 높다는 더 많은 근거를 제공한다. 그러한 환경은 우주생물학적 관점에서 흥미로워 보인다"고 덧붙였다. 지구의 달보다 약간 작은 유로파는 지표면 온도가 -140도씨를 거의 넘지 않고 목성으로부터 오는 복사선을 포함한 극한의 어려움에 직면하는 것으로 알려져 있다. 유로파의 해양 깊이는 약 6만4160km에 이르며, 얼음 표면 아래에서도 약 1만6000m~2만4140m의 깊이에 달한다. 이러한 깊고 넓은 해양 덕분에 유로파는 생명 탐색의 주요 후보지로 떠올랐다. 깊은 해양에서의 생명 존재 가능성은 탄소와 같은 생물학적으로 필수적인 요소의 풍부도와 그 화학적 특성에 연관되어 있다. 이전 연구에서는 유로파의 표면에서 고체 이산화탄소 얼음의 존재를 확인했으나, 이것이 지하 해양에서 나온 것인지, 아니면 운석 충돌을 통해 유로파 표면에 전달된 것인지는 확실하지 않았다. 최근에는 제임스 웹 망원경의 근적외선 관측을 활용하여 유로파 표면의 이산화탄소 분포를 정밀하게 지도화했다. 특히 '카오스 지형'이라 불리는 지역, 즉 얼음 블록이 지질학적 움직임으로 인해 표면으로 밀려나와 생성된 균열과 능선이 특징인 약 1800km2 크기의 타라 레지오(Tara Regio)에서 이산화탄소의 농도가 특히 높게 관측됐다. 나사 제트 추진 연구소(Nasa's Jet Propulsion Laboratory)의 우주생물학자이자 논문의 공동 저자인 케빈 핸드는 이 연구 결과를 "중요하다"고 평가했다. 그는 "우리가 알고 있는 생명체는 이산화탄소를 섭취하고 호흡하는데, 유로파의 해양에서 이산화탄소가 풍부하다는 점은 그곳의 생명 거주 가능성과 잠재적 생물존재에 대한 중요한 단서가 될 수 있다"고 강조했다. 우주생물학에서는 지구의 생명체에게 필요한 '주요 여섯 가지' 원소를 종종 언급하는데, 이 중 탄소, 수소, 산소, 황의 네 가지는 이미 유로파에서 발견됐다. 그러나 황이 유로파의 해양에서 나온 것인지, 아니면 제우스의 다른 위성인 이오(Io)에서 전달된 것인지는 아직 확인되지 않았다. 글린 박사는 "유로파 해양에서 사용 가능한 탄소의 존재는 그곳의 생명 거주 가능성을 높인다"고 지적했다. 그는 "앞으로 제임스 웹 망원경과 내년에 예정된 유로파 클리퍼 미션의 관측 결과를 통해 유로파에서 질소와 같은 생명의 기본 구성 요소가 얼마나 쉽게 접근 가능한지에 대한 추가적인 정보를 얻을 수 있을 것이다"라며 기대감을 드러냈다. 이번 연구 결과는 '사이언스(Science)' 저널에 발표되었고, 이와 함께 탄소 동위원소(원소의 다른 형태)의 비율 분석도 함께 제시되었다. 탄소-12와 탄소-13의 비율은 생명의 흔적을 나타낼 수 있지만, 이번 연구에서는 명확한 결론을 내리지 못했다. 런던 대학교 머러드 우주과학 연구소의 행성과학 부문장 앤드루 코츠 교수는 이 연구를 "중요하며 흥미롭다"고 평가했다. 그는 "우리는 유로파에 이러한 요소들이 존재할 가능성이 크다고 보고 있다"고 말했다.
- 산업
2023-10-14 07:57:00