인류 요람 동아프리카가 찢어지고 있다
컬럼비아 기후학교Columbia Climate School 제공
동아프리카 투르카나 열곡대Eastern Africa's Turkana Rift는 인류 초기 조상의 화석이 발견되는 곳이자, 지각판 이동으로 인한 화산 활동이 활발한 지역이다.
최근 연구진은 이 지역 지각이 상당히 얇아졌다는 사실을 발견했는데, 이는 아프리카 대륙의 분열을 예고하는 것이었다.
이 발견을 통해 연구진은 투르카나Turkana의 세계적으로 유명한 인류 진화 화석 기록이 어떻게 형성되었는지에 대한 새로운 관점을 제시한다.
이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재되었다.
움직이는 고대의 열곡대rift
과학자들은 오랫동안 케냐와 에티오피아에 걸쳐 있는 폭 500km 저지대인 투르카나 열곡대에 매료되었다.
이 열곡은 에티오피아 북동부의 아파르 분지Afar Depression에서 남쪽의 모잠비크까지 이어지는 더 큰 동아프리카 열곡계East African Rift System의 일부이며, 한쪽에는 아프리카판African tectonic plate, 다른 한쪽에는 아라비아판과 소말리아판Arabian and Somali plates이 있다.
투르카나 열곡에서는 아프리카판과 소말리아판이 연간 약 4.7mm 속도로 서로 멀어지고 있다.
열곡 작용rifting이라고 알려진 이 과정에서 지구 지각Earth's crust은 수평으로 늘어나면서 휘어지고 갈라지며, 지하 깊은 곳 마그마가 분출한다.
모든 열곡 작용이 대륙 분열로 이어지는 않는다. 하지만 투르카나 열곡은 그러한 운명을 맞이할 것으로 보인다.
컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구 관측소Lamont-Doherty Earth Observatory (컬럼비아 기후 대학원 소속) 박사 과정 학생이자 이번 연구 주저자 크리스천 로완Christian Rowan은 "이 지역 열곡 작용이 기존에 알려진 것보다 훨씬 더 진행되었고, 지각 두께도 더 얇다는 것을 발견했다"고 말한다.
"동아프리카는 이전에 생각한 것보다 더 깊이 지각 분열 과정을 거쳤습니다."
얇아지는 지각 심층 분석
로완과 그의 동료들은 산업 파트너들이 수집하고 고(故) 리처드 리키Richard Leakey가 케냐의 인류 진화와 지질학적 맥락 연구를 위해 설립한 투르카나 분지 연구소Turkana Basin Institute와 공동으로 확보한 고품질 지진 측정 데이터 세트를 활용했다.
연구팀은 측정에 사용된 음파가 지하 지층에 어떻게 반사되는지 분석하고, 이를 다른 심부 지하 영상 자료와 결합하여 퇴적물의 구조와 투르카나 열곡대 내 지각 상부의 깊이를 시각화했다.
열곡의 축을 따라 지각, 즉 지구의 움직이는 맨틀 위에 놓인 가장 바깥쪽 암석층 두께는 약 13킬로미터다.
이는 열곡 중심에서 멀리 떨어진 곳의 35킬로미터가 넘는 두꺼운 지각에 비해 상당히 얇아진 것으로, "목 협착necking"이라고 불리는 과정의 명백한 증거다.
이 이름은 모양에서 유래했다.
로완은 이동하는 지각판으로 인해 늘어나는 지구 지각의 급격한 얇아짐을 양쪽 끝을 잡아당긴 소금물 태피saltwater taffy 의 "목"에 비유한다.
태피의 양쪽 끝은 그대로인 반면 가운데 부분은 얇아지고 길어지는 것이다.
로완은 "지각이 얇아질수록 약해져서 열곡이 계속 진행되는 데 도움이 된다"고 말한다.
결국 지각은 갈라지게 된다.
새로운 바다의 문턱에서
"우리는 지각 붕괴의 임계점에 도달했다"고 라몬트Lamont 연구소 지구물리학자이자 이번 연구 공동 저자인 앤 베셀Anne Bécel은 말한다.
"이것이 바로 분리될 가능성이 더 높은 이유라고 생각합니다."
하지만 이는 지질학적 시간 규모로 진행될 것이므로 "임계critical"라는 표현은 상대적이다.
투르카나 열곡은 약 4500만 년 전에 갈라지기 시작했으며, 연구진은 약 400만 년 전 발생한 대규모 화산 폭발 이후 열곡의 경계가 좁아지기 시작했다고 추정한다.
경계가 좁아지는 과정이 해양화 단계로 이어지기까지는 수백만 년이 더 걸릴 것이다.
해양화는 열곡의 다음 단계로, 마그마가 균열을 통해 분출하여 북쪽 인도양에서 유입되는 바닷물을 위한 새로운 해저를 형성할 것이다.
연구진은 또한 대륙 분열로 이어지지는 않았지만 지각을 약화하고 얇게 만든 초기 열곡 시기의 증거를 발견했다.
이는 현재의 열곡 단계에 영향을 미쳤을 가능성이 있다.
로완은 "이는 대륙 분열 방식에 대한 기존의 몇 가지 이론에 도전하는 결과"라고 말한다.
대륙 분열의 최전선 관찰
투르카나 열곡은 대륙이 좁아지는 현상이 진행되는 최초의 활성 대륙 열곡으로, 대륙 분리의 중요한 단계와 관련된 지각 변동 과정을 연구하는 데 중요한 의미를 지닌다.
라몬트 연구소 소속이자 공동 저자인 폴라린 콜라월레는 "본질적으로 우리는 이제 전 세계 열곡 경계를 근본적으로 형성한 중요한 열곡 단계를 관찰할 수 있는 최전선에 서게 되었다"고 말한다.
이러한 열곡 과정은 지구의 다른 시스템과도 연결되어 있으며, 이를 이해함으로써 과학자들은 과거의 지형, 식생, 기후를 재구성할 수 있다.
베셀은 "그러면 우리는 그 지식을 활용하여 더 짧은 시간 규모에서도 미래에 어떤 일이 일어날지 예측할 수 있다"고 덧붙인다.
화석 보고의 새로운 해석
이번 발견은 인류 진화 연구라는 전혀 다른 분야에도 중요한 의미를 지닌다.
투르카나 열곡에서는 지난 400만 년에 걸친 1,200개 이상의 호미닌 화석이 발굴되었다.
이는 아프리카에서 발견된 모든 호미닌 화석 3분의 1에 해당하며, 많은 고인류학자는 이 지역을 인류 조상의 진화 중심지, 이른바 '에덴동산'으로 여긴다.
하지만 로완과 그의 동료들은 이번 연구 결과가 다른 관점을 제시할 수도 있다고 생각한다.
약 400만 년 전 발생한 대규모 화산 활동 이후, 투르카나 열곡은 침강을 시작했고, 화석 보존에 유리한 미세 입자 퇴적물이 빠르게 쌓였다.
로완은 "연속적인 화석 기록이 보존될 수 있는 최적의 조건이었다"고 말한다.
그렇다면 투르카나 열곡대는 인류 조상의 진화와 다양화에 특별히 중요한 역할을 한 것이 아니라, 오히려 그들의 흔적을 남기기에 적합한 환경이었을 가능성이 있다.
이는 아직 가설에 불과하지만, "다른 연구자들이 우리의 연구 결과를 활용하여 이러한 아이디어를 탐구할 수 있게 되었다"고 로완 교수는 말한다.
"또한, 우리의 연구 결과는 기후 변화와 연관된 지각 변동 모델에 적용되어 지각 변동과 기후 변화가 인류 진화에 어떤 영향을 미쳤는지 심층적으로 분석하는 데 활용될 수 있습니다."
연구팀에는 웨스턴 워싱턴 대학교 폴 베트카Paul Betka와 케임브리지 대학교 존 로완John Rowan이 포함되었다.
Publication details
In Eastern Africa, the Cradle of Humankind is Tearing Apart, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71663-x
Journal information: Nature Communications
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무슨 의미일까?
조건이 좋아 저 지역에 초기 인류 활동 흔적이 많이 남은 것이지, 애초에 초기 인류가 살기 적합한 곳이라는 전제는 성립할 수 없다. 이런 의미 아닐까 한다.