지구의 표면은 70%가 물로 덮여 있다. 대체 이 물은 어디에서 왔을까? 우주의 혜성(더러운 얼음덩어리)이나 물을 포함한 원시 운석에 실려 왔다는 것이 외부 유입설이다. 최근 새로운 증거가 제시됐다. 처음부터 여기 존재했다는 것이다. 지난 14일 미국 로런스리버모어국립연구소 팀이 미 국립과학원회보(PNAS)에 발표한 논문을 보자. 1969~72년 미국이 아폴로 우주선을 통해 달에서 가져온 바위 표본 중 3개를 분석한 결과다. 잠깐, 지구의 물과 달의 바위에 무슨 관계가 있을까.

　사실 달은 지구의 역사를 연구하기 좋은 장소다. 애초에 달이 형성된 것이 약 45억년 전의 대충돌 사건 덕분이기 때문이다. 생성 초기인 아기 지구와 화성 크기의 행성 테이아가 부딪쳤다. 이때 고열에 증발한 대량의 물질이 다시 뭉쳐져 지금의 지구와 달이 됐다는 것이 지배적인 이론이다. 이 같은 흔적은 지구에서는 찾기 힘들다. 대규모 지각 변동이 일어나고 풍화와 침식이 계속됐기 때문이다. 달에는 이런 현상이 없다. 물론 표면에 수많은 운석이 충돌했으며 과거에는 화산도 활동했기 때문에 아주 온전한 것은 아니다. 다만 아폴로 달 탐사에서 가져온 암석 중 일부는 이 같은 변화를 덜 겪었기 때문에 좋은 표본이 된다.

　연구팀은 43억~43억 5000만년 전에 결정화한 3건의 표본에서 동위원소 비율을 분석했다. 대상은 휘발성을 띤 방사성 동위원소 루비듐87과 그 붕괴로 생기는 안정적인 스트론튬87이다. 이를 통해 원래의 루비듐87 함량을 추정할 수 있다. 중간 정도의 휘발성을 가진 루비듐87 등은 좀더 휘발성이 큰 물 같은 성분의 양을 추정하는 근거가 된다. 앞서의 표본을 선정한 기준은 첫째, 달 표면의 운석 충돌로 성분이 휘발하는 등의 변화를 적게 겪은 오래된 암석으로서 둘째, 대충돌 이전의 두 천체에 대한 정보를 제공하는 기준점 역할이다.

　분석 결과 자연계에 흔한 스트론튬86과 비교한 스트론튬87의 함량이 원시 운석에 비해 크게 적은 것으로 나타났다. 이는 지구와 달이 형성될 당시에 루비듐87을 비롯한 휘발성 물질의 양도 비슷하게 적었다는 것을 의미한다. 이들의 연구는 또 두 천체가 약 44억 5000만년 전 이후에 내행성계에서 생성됐다는 힌트를 제공한다. 이때는 태양계가 생성된 지 1억년이 조금 지난 즈음이다. 젊은 태양의 열기 때문에 이들 천체로부터 휘발성 물질들이 가열돼서 대량으로 날아가 버렸을 시기 이후라는 말이다.

　이번 연구 결과는 또한 지구와 달의 기원에 관한 다른 미스터리를 설명하는 데도 도움이 될 가능성이 있다. 오늘날 지구와 달에 있는 산소, 크로뮴, 타이타늄 동위원소의 구성은 비슷하다. 이는 당혹스러운 결과다. 대부분의 형성 모델에서는 이들의 구성이 달라야 하기 때문이다.

　미뤄 두었던 이야기를 하자면 지구에 있는 물은 사실 태양계의 다른 행성이나 위성과 비교할 때 상대적으로 적은 양이다. 다음은 미 항공우주국(NASA) 산하 제트추진연구소와 미국 지구물리데이터센터, 해양대기국의 자료를 종합한 내용이다. 호주의 비즈니스인사이더가 2016년 10월 8일 보도했다. 태양계의 행성과 위성에서 액체 상태인 물(얼음 제외)의 양을 보자. 지구의 물은 13억㎦ 분량(5위)으로 전체 부피의 0.12%에 불과하다. 1위는 목성의 위성 가니메데. 354억㎦에 이른다. 전체의 46%이며 얼음을 포함하면 70%에 가깝다. 토성의 위성 타이탄은 186억㎦(26%), 목성의 위성 칼리스토는 53억㎦(9%)다. 유로파는 지구의 달보다 작지만 26억㎦(16%)다. 심지어 명왕성은 지구 크기의 1%도 안 되지만 10억㎦(15%)의 물을 지닌 것으로 추정된다. 다만 액체 상태의 물이 표면에 있을 정도로 태양에서 멀지도 가깝지도 않은 적당한 거리에 있는 것은 지구뿐이다.