지질학과 대학원생이던 월터 앨버레즈는 1960년대 이탈리아에서 매우 특이한 진흙층을 발견했다. 두께 1㎝의 얇은 이 진흙층을 경계로 위·아래 지층에서 나오는 유공층의 크기가 확연하게 달랐던 것.

그로부터 10여 년 후 미국 대학 교수가 된 그는 아버지인 루이스 앨버레즈에게 당시 수집한 진흙층 샘플의 분석을 부탁했다. 루이스 앨버레즈는 소립자 연구로 1968년 노벨 물리학상을 수상한 물리학자다.

샘플 분석 결과 놀라운 사실이 밝혀졌다. 아들이 갖고 온 진흙층은 다른 지층보다 이리듐 농도가 수십 배 이상 높았던 것. 이리듐은 가장 흔한 종류의 운석인 콘드라이트에 풍부하다.

이후 여러 가지 계산과 연구 끝에 앨버레즈 부자는 6550만년 전 공룡이 멸종한 것은 직경이 6~14㎞에 이르는 소행성의 충돌 때문이었다는 연구 결과를 1980년 6월 ‘사이언스’지에 발표했다.

하지만 이 연구 결과는 지질학자들의 비웃음만 샀다. 당시엔 큰 덩치를 지닌 공룡이 기후 변화에 적응하지 못해 멸망했다는 가설이 주목받고 있던 때였다. 또한, 그때까지 발견된 대형 분화구 중에는 공룡 멸종 시기와 일치하는 것도 없었기 때문이다.

하지만 1991년 미국 항공우주국(NASA)의 인공위성에 의해 그 소행성이 떨어진 위치가 밝혀졌다. 유카탄 반도의 북쪽 해안에 있는 지름 180㎞, 깊이 30㎞에 이르는 칙술루브 크레이터가 바로 그것이다.

이후 전 세계 각지의 지층 정밀 연구 결과를 비롯해 칙술루브 크레이터 안에서 소행성 먼지와 일치하는 화학적 지문 발견 등으로 공룡 멸종의 범인은 소행성 충돌이라는 사실이 거의 확실시되고 있다.

암흑 소행성의 고향

하지만 아직 밝혀지지 않아 과학계의 논쟁거리로 남은 미스터리가 하나 있다. 칙술루브 크레이터를 만든 소행성은 과연 어디에서 왔는가 하는 문제가 바로 그것이다.

칙술루브 크레이터에서 얻은 암석 샘플을 분석한 결과에 의하면, 충돌 물체의 정체는 탄소질 콘드라이트 부류임이 밝혀졌다. 탄소질 콘드라이트는 탄소 비율이 상대적으로 높고 태양계 역사 초기에 만들어졌을 가능성이 있는 원시 운석 그룹이다.

따라서 그 소행성은 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대의 안쪽 부분에서 왔거나 해왕성 바깥 태양계 최외곽에 분포한 소행성대인 오르트 구름에서 온 것으로 추정돼 왔다. 하지만 이 두 가지 학설 모두 전폭적인 지지를 받지 못하고 있는 상황이다.

그런데 최근에 공룡을 멸망시킨 소행성의 기원을 새롭게 밝힌 연구 결과가 발표됐다. 미국 사우스웨스트연구소(SwRI) 연구진이 지목한 그곳은 바로 화성과 목성 사이에 위치한 주요 소행성대의 바깥 부분이다.

이 구역은 다른 유형의 소행성에 비해 더 검은색을 내는 화학적 구성을 지닌 암흑 소행성의 고향이기도 하다. 이 연구 결과는 천문 학술지 ‘이카루스(Icarus)’ 최신호에 게재됐다.

연구진은 이 구역에서의 소행성이 정말로 공룡 멸종의 원인이 되었는지 알아보기 위해 NASA의 슈퍼컴퓨터를 사용해 수억 년 동안 꾸준한 방식으로 천천히 진화하는 13만 개의 소행성 모델에 대한 시뮬레이션을 진행했다.

그 결과 열력(熱力 ; thermal force)과 행성의 중력이 주기적으로 이 구역에서 마치 새총처럼 소행성을 밖으로 쏘아내는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 지름 9.6㎞ 이상인 소행성이 평균 2억5000만년에 한 번꼴로 지구와 충돌하는 것으로 나타났다.

2억5000만년에 한 번꼴로 지구와 충돌

이는 이전에 추정했던 것보다 10배 더 높은 확률로 대형 소행성이 지구와 충돌할 수 있다는 것을 의미한다. 또한 이 구역에서 방출되는 소행성 중 절반은 탄소질 콘드라이트인 것으로 밝혀졌는데, 이는 칙술루브 크레이터를 만든 것으로 여기지는 소행성의 유형과 일치한다.

이 연구 결과는 태양계 주요 소행성대의 바깥쪽 절반이 많은 수의 탄소질 콘드라이트 충돌체의 본거지임을 밝혀냈다는 점에서 의미가 있다.

또한, 이번 발견은 칙술루브 크레이터를 만든 충돌체의 기원뿐만 아니라 과거에 지구를 강타한 다른 소행성의 기원을 이해하는 데도 도움이 될 수 있다. 지구 상에서 가장 큰 충돌 분화구인 남아프리카의 브레드포트 돔과 그다음으로 큰 캐나다의 서드베리 분지 모두 충돌체의 기원이 아직 밝혀지지 않았다.

한편, 이번 연구 결과는 미래에 지구로 돌진할 수 있는 대형 충돌체가 어디에서 시작될지 예측하는 데 도움이 될 수도 있다는 점에서 주목을 끈다.

이번 연구를 주도한 데이비드 네스보르니(David Nesvorný) 박사는 “지구에 충돌하는 대형 충돌체의 60%가 주요 소행성대 바깥 부분에서 온다는 사실이 밝혀졌는데, 따라서 미래의 대형 충돌체도 같은 지역에서 올 확률이 60%일 것으로 추정된다”고 말했다.