우주과학자들은 발광물질로부터 멀리 떨어진 별들이 훨씬 빠르게 움직이는데도 은하 바깥으로 튕겨나가지 않고 일정한 속도를 유지하는 이유가 바로 암흑물질이 별들의 고삐를 당기고 있기때문이라고 설명한다.
이 암흑물질이 6600만년 공룡의 멸종에 책임이 있을지도 모른다고 주장하는 우주과학자가 있다. ‘숨겨진 우주’로 잘 알려진 노벨상 후보로 거론되는 리사 랜들 하버드대 교수다.
최근 방한한 랜들 교수는 신간 ‘암흑물질과 공룡’(사이언스북스)에서 도발적인 가설을 제시한다.
고생물학자 지질학자 물리학자들에 따르면, 6600만년 전에 폭이 최소 10킬로미터 되는 천체가 우주에서 지구로 곤두박질쳐서 육상공룡을 모두 죽였다. 지구에 살던 모든 생물종의 4분의 3이 죽었다. 천체는 태양계 외곽에서 온 혜성이었을 수도 있지만 왜 궤도를 이탈했는지는 모른다.
랜들 교수는 이를 바탕으로 가설을 세웠다. 태양이 우리 은하수를 통과하는 동안 태양계는 암흑물질로 이뤄진 원반을 만난다. 그 원반이 태양으로부터 멀리 있는 천체를 이탈시킴으로써 재앙과도 같은 충돌을 촉발했다는 것이다.
신비한 암흑물질에 대한 설명으로 시작한 책은 은하의 탄생과 태양계, 유성체와 행성을 지나 생명의 멸종을 초래한 지구의 5번의 대멸종 사건을 길게 소개한다. 그 중 최근의 사건인 6600만년전, 백악기와 팔레오기 ( K-Pg)경계에 벌어진 멸종은 공룡을 절멸시켰을 뿐만 아니라 많은 파충류, 포유류, 식물, 해양생물을 사라지게 했다.
무엇이 공룡을 지구에서 떠나게 만들었는가에 대한 답으로 가장 유력한 것이 유성체라는 데 과학자들은 대체로 동의한다. 이 시기의 화석 기록에 극적인 변화를 일으켰음을 암시하는 미소구체, 텍타이트, 충격 석영 등 충돌구의 독특한 특징에 해당하는 속성들이 경계의 이리듐 층 주변에서 발견되었기 때문이다.
그 유성체가 얼마나 거대하고 파괴적인지 저자에 따르면, 충돌체의 폭은 맨해튼 너비의 3배쯤에 초속 20km로 빨랐다. 만일 혜성이었다면 그 속력은 고속도로에서 시속 100km로 달리는 차보다 최소 700배 더 빠르다. 대도시만한 물체가 독일의 아우토반의 차량보다 500배 더 빠르게 움직였던 셈이다. 충격에너지는 히로시마와 나가사키를 초토화시킨 원자폭탄들보다 10억배나 된다.
유성체 충돌설은 1990년대 초반 멕시코 만에서 직경 180km에 달하는 칙슬루브 크레이터(충돌구)가 발견되면서 사실화된다. 암석 속 아르곤 동위 원소를 통해 충돌시기와 K-Pg 지층대에서 나온 결정의 연대가 6500만년 전후로 나온 것. 칙슬루브 크레이터를 낳은 유성체 충돌이 공룡멸종의 시점과 일치한 것이다.
그렇다면 유성체와 암흑물질은 어떤 연관이 있는 걸까. 저자의 주장에 따르면, 암흑물질은 우리 은하 원반면 근처에 이중 원반을 형성하고 있다. 우리 태양계는 이 은하 원반면 근처의 암흑물질로 이뤄진 이중 원반을 3200만년 정도의 주기로 지난다. 이 때 태양계 끝에 있는 오르트 구름이 교란돼 혜성이나 소행성 같은 유성체가 지구와 충돌할 수 있는 태양계 안쪽으로 날아오게 된다는 것이다.
특히 암흑물질 중에는 중력 상호 작용만 하는 것도 있지만 소수이기는 해도 중력이나 우리가 지금껏 알고 있는 힘이 아니라 모종의 다른 힘으로 상호작용하는 암흑물질 종류가 있다는 가설이다. 이것들이 은하 원반면 주위에 이중 원반을 형성하고 은하의 형성, 태양계의 형성, 생명의 탄생과 진화에 보이지 않는 힘을 미치고 공룡 멸종과 같은 지구멸종을 야기하는 방아쇠 역할을 한다고 랜들 교수는 주장한다.
랜들 교수는 암흑물질들 사이에서만 작용하는 ‘제5의 힘’(암흑빛:dark light)의 존재를 제시하기도 한다. 암흑물질이 보통물질처럼 다양하지 않을 이유가 없다는 것이다.
암흑물질 연구는 현재 물리학의 가장 뜨거운 분야다. 리사 랜들은 그 맨 앞에 서 있다. 보이는 것이 다가 아니라는 걸 리사 랜들은 논리와 상상력으로 저쪽의 세계를 흥미롭게 들려준다.
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