지구 형성 과정

지구는 태양과 비교적 가까운 거리에 위치한 곳에서 형성이 되었기 때문에 주성분이 암석으로 이루어진 행성이 되었으며, 행성을 이루게 된 물질들이 기본 재료가 되어 생명체가 탄생하기까지에 이르렀죠. 이렇게 지구의 형성 과정을 요약하여 각 과정별로 정리해 보겠습니다.

 

지구의 형성 과정

 

원시 지구의 형성 → 미행성체의 충돌 → 마그마 바다의 형성 → 핵과 맨틀의 분리 → 원시 지각과 원시 바다의 형성 → 생명체의 출현

 

1. 원시 지구의 형성

태양계의 형성 과정에서 알 수가 있듯이 태양계에 원시 행성들이 형성이 되는데 이때 원시 지구 역시 함께 형성되었습니다. 태양계의 형성 과정은 아래 링크를 참조하시면 됩니다.

2023.12.21 - [과학] - 태양계의 형성 과정

태양계의 형성 과정

 

2. 미행성체의 충돌

이렇게 형성된 원시 지구에 미행성체가 충돌하게 되고 충돌로 인해 합쳐지는 과정을 거쳐 성장을 거듭하면서 크기와 질량이 증가하게 됩니다. 참고로 미행성체(protoplanetary)라는 것은 태양계가 막 형성되기 시작할 초기에 생성된 작은 천체들을 일컫습니다.

 

3. 마그마 바다의 형성 (Magma ocean)

미행성체가 충돌하면서 충돌열이 발생하고 충돌한 미행성체에서 증발한 수증기들이 온실 효과를 가져오게 됩니다. 또한 지구를 구성하고 있는 일부 방사성 원소들이 붕괴 과정을 거치면서 에너지를 방출하게 되는데요, 방사성 원소라는 것은 방사선을 방출하면서 안정된 구조를 이루기 위해 붕괴하는 원소를 뜻하는 것으로 이해를 하면 되겠습니다. 이러한 과정들을 거치게 되면 지구의 온도는 상승을 하게 되는데, 지구 전체가 거의 녹아서 마그마 바다를 형성하게 됩니다. 마그마(Magma)는 암석이 녹은 것을 말하는 것으로 이것이 지표로 나오게 되면 우리가 흔히 이야기하는 용암이 됩니다.

 

4. 핵과 맨틀의 분리

마그마 바다에서 철이나 니켈과 같이 무거운 물질들이 지구의 중심부로 점차 가라앉게 되는데 이렇게 가라앉은 무거운 물질들이 핵(Core)을 형성하게 됩니다. 또한 규소나 산소, 즉 규산염 물질과 같은 비교적 가벼운 물질들은 위로 떠오르게 되고 핵을 둘러싼 맨틀(mantle)을 형성하게 되면서 핵과 맨틀의 분리가 이루어집니다.

 

핵과 맨틀의 형성, 이미지 출처: socratic.org

 

위의 좌측 이미지를 보면 철과 같이 무거운 물질들이 지구의 중심으로 가라앉아 핵을 형성하고 가벼운 물질들이 그 위로 떠오릅니다. 그러면 우측 이미지와 같이 고체 철로 이루어진 내핵(solid iron inner core)과 액체 철로 이루어진 외핵(liquid iron outer core)이 형성되죠. 핵이 형성이 된 것입니다. 그리고, 위로 떠오른 가벼운 물질들이 외핵을 둘러싸고 있는 암석층인 맨틀을 이루게 됩니다.

 

5. 원시 지각과 원시 바다의 형성

미행성체의 충돌이 점차 줄어들게 되면서 지구의 온도 역시 점점 낮아지게 됩니다. 지구의 표면이 식게 되겠죠. 이렇게 지구 표면의 온도가 낮아지게 되면서 원시 지각이 형성이 됩니다. 그리고, 대기 중의 수증기가 응결되면서 비가 되어 내리게 되고 원시 지각에 빗물이 고이고 쌓이면서 원시 바다가 형성이 됩니다.

또한 지구의 탄생 초기에는 화산 활동이 아주 활발하게 일어났는데요, 수소, 이산화탄소, 질소와 수증기 같은 물질들이 화산에서 분출됩니다. 여기서 수소와 같은 가벼운 기체들은 우주로 날아가게 되고 질소와 같은 무거운 기체들이 남아서 지구의 대기를 이루게 되죠. 특히 이산화탄소는 원시 바다에 녹으면서 석회암을 형성하게 되므로 대기 중에 이산화탄소의 양은 점차 감소하게 되는 반면에 광합성을 하는 생명체가 출현하게 되면서 산소는 대기 중의 양이 점점 많아지게 됩니다.

 

6. 생명체의 출현

생명체에 유해한 자외선(UV)이 태양으로부터 오는 것을 대기는 거의 막아줄 수가 없습니다. 하지만, 이렇게 강한 자외선을 바다가 차단해 주었기 때문에 바닷속에서 최초의 생명체가 탄생하게 됩니다.