이 모든 것을 만든 기막힌 우연들 - 우주 지구 생명 인류에 관한 빅 히스토리

이 모든 것을 만든 기막힌 우연들 - 우주.지구.생명.인류에 관한 빅 히스토리
월터 앨버레즈 지음, 이강환.이정은 옮김 / arte(아르테) / 2018년 9월

저자는 역사과학자(지질학자)로 수십억 년 우주 역사를 이야기한다. 이 광대한 우주 역사를 다루는 것을 빅 히스토리라고 한다. 저자는 빅 히스토리를 통하여 독자들로 하여금 특별한 세상에서 살아가는 인간이 된다는 것이 무엇인지 일깨워준다. 

"모든 과거를 이해하고자 하는 사람들은 이렇나 전반적 관점을 '빅 히스토리'라고 부른다. 나는 빅 히스토리를 우주, 지구, 생명, 그리고 인류라는 네 영역의 결합이라 여긴다... 인류사는 가장 일어날 것 같지 않은 여정(A Most Improbable Journey)이었고 이 책은 그 주제를 다룬다." 

지구 역사 중 대멸종이라 불리는 상황이 여섯 차례 있었다. 가장 최근에 일어난 대멸종은 백악기와 신생대 제3기 경계를 구분한다. 이 대멸종은 운석 충돌이 원인이었고 저자는 동료와 함께 멕시코에서 증거가 되는 크레이터를 찾는다.  

저자에 따르면 '우리 은하는 약 100,000,000,000(1,000억) 개의 별이 있는, 약 100,000,000,000(역시 1,000억) 개의 은하 중 하나'이다. 즉, 우리 태양이 약 10,000,000,000,000,000,000,000개의 별 중 하나라는 점이다. 이렇게 보면, 지구라는 행성은 너무나 보잘것없고 미미한 존재에 불과하다. 

우주는 어떻게 탄생했는가? 그리고 우주의 나이는 어떻게 되는가? 이에 대해 저자는 우주의 나이는 138억 년이고 지구는 45억 년이다. 기록된 인류사는 5,000년 정도로 지구 역사는 인류사보다 100만 배 더 길다고 저자는 언급한다. 우주의 탄생은 빅뱅으로 설명한다. 우주배경복사와 우주에서 가장 가벼운 두 원소 수소와 헬륨의 비율이 빅뱅 이론의 증거들이라고 설명한다.  

달은 지구의 회전을 안정화시키고 조수를 유발한다. 어둠으로부터 밤을 지키기도 한다. 이와 같은 달을 단 하나만 가진 행성은 흔하지 않다고 저자는 말한다. 태양계에서 유일하게 지구만 하나의 달을 가지고 있다고 설명한다. 달이 없거나 두 개였거나 반대 방향으로 지구를 돌았으면 인간이 존재하지 못했을 수도 있다고 덧붙인다. 

저자는 태양계 대부분은 수수와 헬륨으로 구성되어 있는데 지구는 어떻게 암석을 구성하는 원소들(산소, 마그네슘, 규소, 철)이 월등히 많은지 질문한다. 이에 대해 다음과 같이 설명한다. 

"맨눈으로 볼 수 있을 정도로 크고 수많은 원소를 포함한 광물 입자들만이 태양이 방출하는 입자들의 압력을 이기고 지구가 만들어진 안쪽 태양계에 버티고 있을 수 있었다. 광물 입자들은 주로 규소, 산소, 마그네슘, 철, 이 네 개의 원소들로 구성되었다." 

이 네 가지 원소 중에서 지구가 가장 선호하는 원소는 규소라고 설명한다. 규소는 네 개의 원자와 결합이 가능해서 무수한 원자 네트워크를 만든다. 규소는 응축되어 있어 인류가 사용하기 좋은 상태로 지구에 존재한다. 석기, 유리, 컴퓨터 칩 등이 규소를 기반으로 한다. 이렇게 바로 활용할 수 있는 석영 모래 퇴적을 생성하기 위해 수십억 년이 필요했다고 설명한다. 

대륙 충돌에 의해 만들어진 화강암은 약 75퍼센트의 이산화규소를 포함한다. 이 화강암은 표면 아래에 갇혀 있다. 산이 다 깎이고 나야 화강암이 드러난다.  그다음, 풍화작용으로 석영만 남고 나머지는 다 휩쓸러 간다. 남은 석영 입자는 퇴적되어 사암으로 굳힌다.  

책에는 산맥의 의미를 다각도로 살펴본다. 먼저, 산맥은 지질학적으로 대륙의 큰 충돌로 만들어진다. 책에는 대표적으로 알프스산맥과 애팔래치아산맥을 이야기한다. 애팔래치아산맥은 아프리카와 북아메리카 대륙의 충돌로 만들어졌다. 산맥은 역사적으로도 지대한 영향을 미쳤다. 언어와 종교를 분리하고 무역 경로, 군대, 순례자들의 통로로 사용되었다고 설명한다. 산맥에 있는 다양한 암석을 통하여 역사의 흔적을 발견할 수 있다.  

"석회암이나 사암과 같은 퇴적암은 산호초나 강바닥, 사막의 모래언덕, 빙하에 의한 빙퇴석과 같이 퇴적이 일어난 환경을 기억하고 지질학자들은 그 환경을 아주 자세하게 알아낼 수 있다." 

물론, 이런 산맥들도 시간이 지나면 침식이 계속되어 점점 낮아져 편평하게 될 것이다. 이렇게 되려면 수천만 년이 걸릴 것이라고 저자는 설명한다.  

판구조론과 관련해 세 가지 순환 유형이 있는데, 지질학적 순환과 윌슨 순환, 초대륙 순환이다. 윌슨 순환은 초대륙 순환의 일부라고 설명한다. 결국, 순환을 통하여 대륙 조각들이 때로는 흩어지고 때로는 모이는 것이다. 특히, 가장 최근 존재한 초대륙을 판게아라고 부른다. 이런 초대륙 순환은 지구 내부의 열에 의해 진행된다. 

세포에 대해서도 이야기한다. 세포가 살아 있으려면 세포벽, 물질대사, 에너지대사, 복제가 필요하다. 심해 열수공에는 지금도 생명체가 가득하다. 햇빛이 전혀 닿지 않는 생태계인데 뜨거운 물에 녹은 황으로부터 에너지를 얻는다. 저자는 세포의 시작이 바로 심해 열수공이 아닐까 이야기한다.  

이제는 널리 알려졌듯이 광합성으로 인한 산소는 지구 생태계를 심각하게 오염시켰다. 초기 미생물에게 산소는 치명적인 독이었다. 지금은 산소가 아주 중요하지만 처음부터 그랬던 것은 아니다. 지금도 많은 고세균과 진정세균이 인간의 소화계에 살고 있다. 미생물들은 산소가 별로 없는 위와 장을 선호한다.  

"미생물을 포함한 우리 몸의 세포들은 생명 역사에서 길고 긴 명왕누대와 시생대 동안 일어난 위대한 사건에 관한 역사적 기록이다." 

저자는 좌우대칭의 특징은 6억 년 전에 나타났다고 소개한다. 우리의 턱은 약 4억 6000만 년 전에 음식을 먹기 진화되었다. 턱은 100만 년 전에 말을 하는데 중요한 역할을 하게 된다.  

인간이 속한 포유류의 특징은 알이 아닌 태반류라는 점이다. 체온을 약 36.5도 유지해주는 왕성한 신진대사와 다른 동물에는 없는 털도 특징이다. 포유류는 지구에서 가장 강하고 뛰어난 생명체가 아니었는데도 불구하고 지금 전 지구를 지배하고 있다.  

인간은 포유류 중에서도 영장류에 속한다. 저자는 영장류의 특징을 다음과 같이 설명한다.  

"큰 머리뼈와 뇌는 일반적인 영장류의 특징이고, 거리를 파악할 수 있도록 앞을 향한 두 눈 역시 영장류의 특징이다. 코 역시 영장류의 유산이다. 대부분의 다른 포유류와는 달리 우리에게 후각은 시각보다 덜 중요한 감각이다... 인간은 건조한 코를 가진 영장류이다... 높이 솟은 코와 아래로 향한 콧구멍을 가진 영장류이다... 정교한 손가락, 나머지 손가락과 마주 보는 엄지손가락으로 물건을 잡고 다룰 수 있으며 날카로운 갈고리발톱 대신 섬세한 손톱을 가지고 있다." 

추가로, 분명하게 인간으로 만들어 주는 요인은 직립보행과 큰 뇌라고 설명한다. 뇌가 커진 것보다는 직립 보행이 먼저임이 화석 발견으로 확실해졌다고 덧붙인다. 저자는 만약, 좌우대칭이 나타나지 않았거나 턱이 움직이도록 진화하지 않았거나 공룡이 사라지지 않았다면 어떤 상황이 발생했을까 질문한다. 이에 대해 "빅 히스토리의 다른 많은 경우와 함께 보면 우리 몸의 특징을 만든 것은 아주 특별하고 일어나기 힘든 사건의 연속이었다."라고 이야기한다. 

태평양 중동부 폴리네시아에는 크고 작은 많은 섬들이 있다. 놀랍게도 그 섬들에도 사람들이 살고 있다. 어떻게 인류는 이렇게 전 세계에 뻗어나갈 수 있었을까? 그 시작을 아프리카로 보고 있다. 아프리카 기원설을 뒷받침하는 것은 많은 화석의 발견과 DNA 유전자 기록이다. 저자는 현생인류의 가장 큰 유전 다양성이 아프리카에서 발견된다고 설명한다. DNA에서 미토콘드리아 DNA는 모계로만 전달되고 변하지 않는다. 또 남자에게만 있는 Y 염색체 유전자를 이용하여 선조를 추적할 수 있다. 오래된 것이 최근의 것보다 더 넓게 퍼지는 원리로 순서를 알아낼 수 있다고 말한다. 이를 통하여 인류가 어떻게 전 세계에 퍼져나갔는지 이동 경로를 파악할 수 있다. 

인간의 역사를 설명하는 데 있어서 빼놓을 수 없는 것이 불의 사용과 도구의 사용이다. 인간처럼 불을 능동적이고 계획적으로 다루는 동물은 없다. 구운 고기는 더 맛있고 소화가 잘 되고 생고기보다 더 오래 보존할 수 있다. 불은 추위로부터 견디게 하고 어둠에서 빛과 온기를 얻으며 야생동물로부터 보호한다. 이러한 불의 사용은 끓는 물과 수증기, 터빈, 산업혁명으로 이어진다. 

정리하면, 빅 히스토리를 따라가다 보면 어떤 규칙성이나 유형을 발견할 수 없다. 저자는 두 가지를 이야기한다. 바로 '다양한 시간 범위에서 다양한 방법으로 결합된 경향성과 순환성으로 이루어진 연속성이고 또 하나는 미리 예측할 수 없는 중요한 역사적 변화를 만드는 드문 사건인 우연성'이다. 작은 우주인 인간의 삶도 이 연속성과 우연성으로 이루어져 있음을 부인할 수 없다.  

조상으로부터 올라가서 계산해보면 내가 태어날 확률은 엄청나게 낮다. 부모님 두 분, 조부모님 네 분 이런 식으로 올라갈 경우 30세대 위로 올라가면 약 10억 명의 조상이 존재한다. 이렇게 올라가지 않더라도 정자와 난자의 수, 현재 지구에 존재하는 인구 수를 고려할 때 나라는 존재가 태어난 확률은 매우 매우 낮다. 결국, 저자는 우리 모두가 '가장 엄혹한 확률 게임의 승자'라고 결론 내리며 '모두 엄청난 천문학적인 확률의 승자'라고 말한다. 로또 당첨과는 비교할 수도 없는 확률이다.  

"약 140억 년의 우주 역사, 40억 년이 넘는 지구와 생명의 역사, 수백만 년의 인류사, 이 모두는 자연의 지배를 받지만 무수한 우연성 때문에 완전히 예측 불가능하게 작동했고, 그 역사가 우리가 살고 있는 인간 현실을 만들었다. 우리는 이 세계와 이 현실을 물려받은 몇 안 되는 행운의 존재들이다. 그리고 우리의 행동은 아직 열리지 않은 빅 히스토리 여정의 다음 장에 영향을 줄 것이다."