우리는 바다 밑에서 살고 있다? 옛 바다가 남긴 흔적 ①

 

2020.10.05. 08:0027,388 읽음 비밀글

 

예로부터 다양한 바다 생물의 흔적 - 주로 조개껍데기 - 이 바다와 아주 멀리 떨어진 곳이나 아주 높은 산꼭대기에서 발견되어 왔어요. 고대 사람들은 이 생물이 대체 어디서 왔는지 밝혀내려 애썼고요. 지금 우리는 답을 알고 있어요. 게다가 이 흔적을 이용해 지구가 거쳐온 시간에 대해서도 알아낼 수 있답니다.

바다는 어떻게 지구라는 드넓은 땅 여기저기에 흔적을 남겼을까요? 이전에 바다였던 여러 지역은 강력한 조구조 운동 때문에 솟아오르게 되었답니다. 이 과정을 융기라고 하지요. 융기가 서서히 일어난 곳에는 고원과 산악지대가 펼쳐졌고, 융기와 동시에 암석끼리 부딪히며 접힌 곳에는 산이 솟아났어요. 예를 들어 알프스, 캅카스, 히말라야 등 유라시아에 있는 많은 산맥은 이제는 사라져 지중해, 흑해, 카스피해에서만 그 흔적을 찾을 수 있는 테티스해의 바닥이었답니다.

이탈리아 돌로미티 산맥은 테티스해 바닥에서 만들어진 암석층으로만 이루어져 있다.

게다가 지구가 지금보다 따뜻해 빙하가 아예 없던 시기에는 지금 빙하 속에 꽁꽁 얼어붙어 있는 물이 바다에 있었어요. 그래서 해수면이 지금보다 거의 70m 더 높았답니다. 당시 많은 저지대가 바다 밑에 잠겨 있었다는 말이에요.

핀란드 전역처럼 바다 퇴적층이 없는 곳도 있어요. 그렇다고 해서 핀란드 땅 위에 바다가 절대로 없었다는 소리가 아니에요. 핀란드는 비교적 최근에 일어난 빙하 활동 중심에 가까이 있거든요. 핀란드 땅에 바다가 남기고 간 흔적을 빙하가 모두 쓸어버렸답니다.

화석 파이

바닷물은 사라지면서 수십에서 수백 미터나 되는 두꺼운 암석층을 남겨요. 바다가 있는 동안 바닥에 쌓인 것이지 요. 지표면 대부분이 그런 암석으로 이루어져 있어요. 이 퇴적층에는 바다에 살았던 동물의 화석이 있는 경우가 많아요. 대부분 석회암 같은 암석에서 볼 수 있어요. 그래서 퇴적층을 꼼꼼히 살피면, 한때 그 위로 찰랑였을 바닷속에 어떤 동물이 살았을지 알 수 있지요.

단 퇴적층은 화석으로 변한 동물을 온전히 보존하지 않아요. 척추동물의 뼈와 치아, 조개류와 갑각류의 껍데기 등 단단한 부위만 남아 있지요. 게다가 이런 단단한 부위 역시 구성 물질이 더 안정한 상태로 바뀌거나 다른 무기물로 변해요. 그래도 모양이 매우 잘 보존되는 경우가 많아 서, 화석을 보고 그게 어떤 동물이었는지 판단할 수 있답니다. 화석으로 변한 동물이 지금 살고 있는 동물과 관련이 있다면 아주 작은 부위만 남아도 화석이 된 동물의 모습을 완전히 복원할 수 있어요. 예를 들어 메갈로돈 상어는 치아와 등뼈 일부만 가지고 복원되었어요. 그러나 발견한 부위와 지금 살고 있는 동물 사이에 비슷한 구석이 없다면 추측만 할 수 있지요. 과학자들은 멸종한 물고기인 헬리코프리온의 어느 부위에 ‘소용돌이 이빨’이 있었을지 100년 넘게 논쟁을 벌여왔답니다.

메갈로돈의 이빨 화석(왼쪽)과 백상아리의 이빨(오른쪽)

육지 거의 어디에나 바다가 남긴 퇴적층이 있어요. 케이크처럼 몇 개의 층이 켜켜이 쌓여있는 모습이지요. 17세기, 덴마크에서 동식물을 연구하던 닐스 스텐슨은 퇴적층이 높은 곳에 있을수록 최근에 생긴 것이라는 법칙을 만들어냈답니다. 강이나 바다에 침식된 절벽같이 바깥에 노출된 지층인 노두가 없다면 땅에 구멍을 파서 깊이에 따라 암석이 어떻게 달라졌는지 볼 수 있지요. 이런 식으로 한때 어떤 지역에서 어떤 해양 생물이 살았는지, 생물들 중에서 누가 먼저 또는 나중에 등장했는지 알 수 있어요.

돌을 보면 알 수 있는 지구의 역사

만약 지구가 생길 때부터 최근까지 바다가 있었고 바다가 남긴 퇴적층이 지금까지 보존된 지역이 있다면, 노두를 연구하거나 그 지역에 구멍을 파서 시간이 흐르면서 해양 생물이 어떻게 변했는지 알 수 있을 거예요. 그러나 안타깝게도 그런 지역은 어디에도 없답니다. 첫째, 옛날 바다 는 육지의 한 곳에 있다가 다른 곳으로 이동했어요. 바다가 한 곳에만 머물렀던 적이 없지요. 둘째, 바다가 남긴 퇴적암은 육지에 노출되면 파괴되기도 한답니다. 강물에 씻겨 내려가고 바람에 쓸려가고 빙하에 갈리다시피 사라지고 말지요.

멸종한 두족류의 화석이 남은 모스크바 지하철역 벽면

다행히 과학자들은 문제를 해결할 방법을 떠올렸어요. 옛 바다가 남긴 퇴적층을 서로 비교하기 시작한 거죠. 서로 다른 지역에서 발견한 지층을 비교해 보니 일부 층에 같은 화석이 있었어요. 19세기 중반, 영국의 동물학자이자 고생물학자 토마스 헨리 헉슬리는 같은 화석이 있는 층 은 같은 연대에 생긴 거라는 개념을 제안했어요. 이 가정을 바탕으로 고생물학자들은 어느 정도 같은 화석이 있는 10개 이상의 층을 구분하고 각 층이 특정 시기에 생겼다고 결론을 내렸답니다. 나중에 각 시대는 훨씬 더 작은 시기로 쪼개졌어요. 그 결과 시간이 흐르면서 해양 생물이 어떻게 변했는지 꽤나 자세히 알 수 있게 되었답니다. 단 5억 4100만 년 전까지만 이 개념을 적용할 수 있어요. 그 전의 해양 생물에는 퇴적층에 보존될 수 있는 단단한 부위가 없었거든요. 더 오래 전에 바다가 남긴 퇴적층 역시 발견되어 왔지만, 우리는 당시에 살던 생명체에 대해서는 많이알지 못해요.

* 이 글은 16호 '옛 바다의 흔적' 기사에서 발췌했습니다.
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