북미 선사 클로비스 문화에서 찾은 혜성 충돌 증거

by 캘리포니아대학 산타바바라 캠퍼스

 

캘리포니아, 애리조나, 뉴멕시코에 위치한 연구 유적 위치. DOI: 10.1371/journal.pone.0319840

연구자들이 약 13,000년 전 지구 상공에서 폭발한 것으로 추정되는 파편화한 혜성에 대한 증거를 계속해서 수집 중이다. 

이 혜성은 당시 매머드, 마스토돈mastodons을 포함한 대부분의 대형 동물들이 사라지는 데 영향을 미쳤을 가능성이 있으며, 북미 고고학에서는 클로비스 문화Clovis culture가 사라지는 데에도 영향을 미쳤을 것으로 보인다.

PLOS One에 실린 UC 산타바바라 지구과학 명예교수 제임스 케넷과James Kennett과 공동 연구자들은 미국의 3개 고전적인 클로비스 문화 고고학 유적에서 극심한 압력과 온도에  충격을 받고 변형된 모래 알갱이인 석영quartz을 발견했다고 보고했다.

그 세 유적은 애리조나의 머레이 스프링스Murray Springs , 뉴멕시코의 블랙워터 드로Blackwater Draw,  캘리포니아 채널 제도Channel Islands의 알링턴 캐니언Arlington Canyon이다.

케넷은 "이 세 유적은 북미의 거대 동물 멸종과 클로비스 문화의 소멸에 대한 발견과 기록에서는 고전적인 장소였다"고 말했다.

영거 드라이어스Younger Dryas 영향 가설에 대한 증거

고고학 기록에서 거대 동물군 소멸과 클로비스 기술 복합체Clovis technocomplex의 자취는 영거 드라이아스 한랭화Younger Dryas cool episode의 시작과 일치한다.

영거 드라이아스 한랭화란 마지막 빙하기Last Glacial Period에서 온난화로 전환되던 시기인 약 1,000년 동안 빙하기 근처로 비정상적이고 갑작스럽게 복귀하는 현상을 말한다.

그 사건을 촉발하기 위해 무슨 일이 일어났는지에 대한 몇 가지 가설이 있다

케넷과 동료들은 파편화한 혜성이 지상에서 폭발하여 지구에 충격파와 극심한 열을 보내는 시나리오를 제안한다.

"다시 말해, 엄청난 혼란이 벌어졌습니다." 케넷이 말했다.

영거 드라이아스 충돌 가설Younger Dryas impact hypothesis에 따르면, 이 폭발로 인해 광범위한 화재가 발생했고, 그로 인해 연기와 그을음이 발생했으며, 먼지가 햇빛을 가려 "충돌 겨울impact winter"이 초래되었다.

빙상의 급속한 녹는 속도가 충돌 지대를 더욱 냉각시키는 데 도움이 되었을 수 있다.

이 가설에 따르면, 충돌 자체의 충격과 그 이후의 혹독한 환경이 북미와 남미의 거대동물군 멸종과 클로비스 문화 소멸에 기여했을 가능성이 있다.

지난 수십 년 동안 케넷을 비롯한 이 가설 지지자들은 이 가설을 점점 더 뒷받침하는 증거들을 수집했다. 그중에는 북미와 유럽 여러 지역 퇴적물에서 발견된 "검은 매트black mat" 층이 있는데, 이는 광범위한 화재를 시사한다.

100m 폭의 혜성 파편 구름이 착륙 공중폭발하면서 생긴 모습을 시각적으로 표현한 모습. 출처: PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0319840

또한, 충돌 대용물impact proxy[충격을 말해주는 증거들?] 목록이 점점 늘어나고 있는데, 여기에는 혜성에서 흔히 발견되는 백금platinum과 이리듐iridium과 같은 희귀 광물이 비정상적으로 고농도로 함유되어 있고 나노다이아몬드nanodiamonds , 금속, 그리고 녹았다가 식었다가 다시 굳어진 광물(금속 구형체metallic spherules, 용융 유리meltglass 포함)과 같이 매우 높은 온도와 압력을 나타내는 광물층이 포함된다.

기술의 발전 덕분에 연구팀은 우주 충돌 증거의 정수로 여겨지는 또 다른 증거, 즉 충격 석영shocked quartz에 주목한다. 충격 석영은 극한의 열과 온도로 변형된 모래 알갱이다.

연구진은 북미의 세 고고학 유적지(머레이 스프링스, 블랙워터 드로, 알링턴 캐년)에서 채취한 샘플에서 석영 알갱이에 뚜렷한 균열이 있는 것을 확인했으며, 일부는 용융된 실리카melted silica로 채워져 있었다.

그들은 전자현미경과 음극발광cathodoluminescence을 포함한 다양한 기술을 사용하여 석영 입자가 화산 활동이나 고대 인간 활동에 의해 달성될 수 있었던 것을 훨씬 뛰어넘는 매우 높은 온도와 압력에서 충격을 받았음을 확인했다.

충격을 받은 석영의 존재는 우주 충격 증거의 결정적인 증거인 분화구가 없을 때 특히 중요하다.

6,500만 년 전에 공룡을 죽이고 유카탄 반도 아래에 분화구를 남긴 소행성과 달리, "터치다운 에어 폭발touchdown airbursts"은 이 제안된 파편 혜성과 같이 지구 표면 위에서 발생하는 우주 충돌로 인해 풍경에 증거가 거의 남지 않는다.

하이드로코드 모델링hydrocode modeling을 사용하여 연구팀은 이러한 낮은 고도, 지상 폭발과 석영 알갱이의 충격 패턴으로 이어질 수 있는 다양한 충격을 모델링했다.

"충격을 받은 석영에는 여러 단계가 있다"고 케넷은 말했다. 우주 충돌에 대한 공인된 증거는 분화구에서 발견되는 석영의 평행 균열에 크게 의존하지만, 공중 폭발 주변에서 발생하는 다양한 방향, 압력, 온도는 석영의 충격 패턴에 변화를 초래할 것이라고 그는 설명했다.

"매우 강한 충격을 받은 입자도 있고, 약한 충격을 받은 입자도 있을 겁니다. 예상대로죠."

논문에 따르면, 같은 퇴적층에서 발견된 다른 충돌 대리물(탄소가 풍부한 검은 매트, 나노다이아몬드, 충돌 구형체)과 세 개 주요 고고학 유적에서 발견된 이러한 충격받은 석영 입자 발견은 "영거 드라이아스기 시작 당시 거대 동물군 멸종과 클로비스 기술 복합체 붕괴에 우주 충돌이 주요 원인이었다는 것을 뒷받침한다."

More information: James P. Kennett et al, Shocked quartz at the Younger Dryas onset (12.8 ka) supports cosmic airbursts/impacts contributing to North American megafaunal extinctions and collapse of the Clovis technocomplex, PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0319840 

Journal information: PLoS ONE 
Provided by University of California - Santa Barbara