지구의 물은 어디서 왔나
바다를 보면 질문이 하나 남는다.
이 물은 처음부터 여기에 있었을까, 밖에서 왔을까.
먼저 층을 나누면 헷갈림이 줄어든다.
수소(H)·산소(O)
물 분자(H₂O)를 만드는 재료다.
수소의 대부분은 빅뱅 직후에 생겼다.
산소는 별 안쪽에서 만들어졌다.
(빅뱅: 우주가 아주 어릴 때의 폭발적 팽창 단계)
(별 안쪽: 중심이 아주 뜨거운 별의 속)
물 분자
원자만 있다고 바로 바다가 되지는 않는다.
산소가 생긴 뒤, 차가운 우주 먼지와 원시행성 원반에서 수소와 산소가 만나 얼음·수증기가 된다.
(원시행성 원반: 별 주위를 도는, 행성 재료가 모인 먼지·가스 원반)
태양계가 생길 때, 안쪽은 뜨거워 얼음이 잘 못 남고, 바깥은 얼음이 잘 산다.
그래서 “원시 지구는 건조했을까?”라는 논쟁이 생긴다.
그럼 지구에는 어떻게 모였을까.
지금은 한 길로만 말하지 않는다.
탄소질 소행성·미행성
점토 같은 광물에 물(구조수·OH)을 품은 ‘젖은 돌’이다.
지구 바다의 수소 화학 지문과 잘 맞는 후보로 가장 자주 꼽힌다.
(미행성: 행성보다 작은, 재료 덩어리)
혜성
얼음이 많은 천체다.
일부는 지구와 비슷한 화학 지문을 보이고, 일부는 다르다.
“혜성만으로 왔다”는 합의는 없다.
안쪽 재료·화학 경로
지구를 만든 안쪽 암석에도 수소가 생각보다 많았을 수 있다는 연구도 있다.
뜨거운 마그마와 원시 대기가 반응해 물이 만들어지거나 맨틀에 가둬졌을 수도 있다.
“밖에서 통째로만 떨어졌다”와는 다른 축이다.
화학 지문: D/H
중수소(D)는 수소의 무거운 형이다.
차가운 곳에서 얼음이 생기면 D가 상대적으로 더 잘 쌓이는 경향이 있어, 어디서 왔는지 비교할 때 쓴다.
지구 표준 바다물(VSMOW)의 D/H는 대략 1.56×10⁻⁴.
많은 탄소질 운석, 그리고 류구(Ryugu) 샘플의 수화광물이 이 근처다.
혜성 67P는 2015년엔 지구보다 약 3배 높게 보였고, 2024년 재분석은 먼지 효과를 빼면 약 1.7배 쪽으로 낮아졌다고 본다.
화학 지문이 “비슷하다”는 유력 단서이지, “100% 그 천체”라는 신분증은 아니다.
최근 미션이 보여준 것
하야부사2(류구), OSIRIS-REx(베누)는 C형 소행성에 물이 광물에 묶여 있음을 샘플로 확인했다.
로제타(67P)는 혜성 화학 지문 논쟁을 다시 열었다.
제임스웹은 다른 별의 암석행성 형성 구역에서 수증기를 포착했다.
“안쪽은 무조건 완전 건조”라는 그림은 약해졌다.
아직 모르는 것
바다가 몇 퍼센트는 소행성, 몇 퍼센트는 혜성·국소 재료인지 비율은 아직 모델마다 갈린다.
맨틀 속 물과 표면 바다의 화학 지문이 조금 다를 수도 있다.
한 줄로 정리하면 이렇다.
물의 원자(H·O)는 빅뱅과 별에서 왔고, 지구 바다는 여러 배달·보관 경로가 섞였을 가능성이 크다.
지금 가장 잘 맞는 화학 지문은 탄소질 소행성·운석 쪽이지만, “혜성 0%”도 “처음부터 바다가 완성”도 아닌, 아직 진행 중인 이야기다.