추위의 섬 그린란드에서 공룡 화석이 발견되는 이유

1천500만년 간 발목 잡던 기후장벽 통과 

북극해에 붙어있는 그린란드는 눈과 얼음으로 덮여 있는 섬이지만 약 2억 년 전의 목이 긴 초식 공룡 화석이 출토되고 있는데 이 공룡들은 화석 기록상 약 2억3천만 년 전 지금의 아르헨티나와 브라질 등지에서 처음 출현한 뒤 2억2천500만~2억500만 년 사이에 그린란드로 옮겨온 것으로 추정되고 있다. 당시에는 지구의 모든 대륙이 판게아라는 초대륙으로 뭉쳐있던 때라 공룡의 이주가 가능했던 것으로 보이지만 공룡의 이주 시기를 약 2억1천400만 년 전으로 못 박고 대기 중 이산화탄소 CO₂ 농도가 낮아지는 기후변화로 남미에서 그린란드까지 이주가 가능했을 수 있다는 새로운 연구 결과가 나와 관심을 끌고 있다. 미국 컬럼비아대학 지구연구소에 따르면 라몽 도허티 지구 관측소의 데니스 켄트 박사 등이 참여한 국제 연구팀은 미국 국립과학원 회보 PNAS에 실린 논문을 통해 CO₂ 농도가 떨어지면서 적도 일대의 기후가 온화해져 목이 긴 초식 공룡들이 이를 통과해 북상하게 됐다는 가설을 제시했다. 연구팀은 그린란드는 물론 남미와 북미 유럽의 화석 암석층이 형성될 때 기록된 자성 패턴을 비교 분석해 목이 긴 초식 공룡이 그린란드에 도착한 시점을 약 2억1천400만 년 전으로 좁혔다. 당시 대기 중 CO₂ 농도는 지금의 10배인 4천 ppm에 달하다가 약 2억1천500만에서 2억1천200만 년 사이에 2천 ppm으로 떨어졌다.

 

2억2천만 년 전 판게아

 

2억3천300만 년 전 지금의 아르헨티나와 브라질에서 목이 긴 공룡 화석이 출토된 곳은 Isch와 P로 그린란드의 제임슨 랜드에서 2억1천400만 년 전 공룡화석이 출토된 곳은 JL 로 표시돼 있는데 적도 열대 지역의 기후는 원래 덥고 습하며 그 주변은 건조한 기후를 보이고 대기 중 CO₂ 농도가 높으면 습한 곳은 더 습해질 뿐 아니라 건조한 곳은 더 건조해지게 된다. 많은 먹이가 있어야 하는 초식 공룡에게는 식생이 부족한 건조한 지대가 이동을 막는 커다란 장벽이었으며 비가 많이 내리는 적도 열대지역도 이상적인 기후가 아니었을 것으로 연구팀은 분석했다. 연구팀은 남미에서 출현한 목이 긴 공룡이 1천500만 년 이상 발목이 붙잡혀 있었던 것이 이런 기후 장벽 때문이었을 것이라면서 CO₂ 농도 감소와 공룡의 이동이 비슷하게 발생한 것은 우연히 시기가 겹친 것이 아니라 인과관계를 갖는 것으로 추정했다. 켄트 박사는 남미에서 그린란드까지는 공룡이 하루 1마일 1.6㎞씩만 이동해도 20년이면 충분히 도착할 수 있는 거리라면서 바다도 없고 큰 산맥도 없는데 1천500만 년이 걸려 달팽이도 이보다는 빨랐을 것 이라고 했다. 목이 긴 공룡이 도착한 그린란드는 한반도와 비슷한 온대성 기후를 갖고 있었으며 북극이 얼음으로 덮여있지 않아 겨울도 훨씬 온화했던 것으로 분석됐다. 이들보다 훨씬 뒤인 약 1억5천만 년 전 쥐라기 후기에 출현한 브론토사우루스와 브라키오사우루스 등도 목이 긴 초식 공룡에 포함돼 있다. 그린란드 제임슨랜드에서 출토된 초식공룡 플라테오사우루스의 발톱 화석 연구팀은 CO₂ 농도 저하가 공룡의 이주를 도왔다는 것은 추정이지만 화석기록으로 뒷받침되는 것으로 보인다면서 이 시기 열대 및 건조 지역에서 목이 긴 공룡의 화석 없이 발자국만 발견되는 것은 공룡들이 이 지역에서 오래 머물지 않았다는 것을 시사하는 것이라고 했다. 코펜하겐 대학교와 컬럼비아 대학교 연구원은 그린란드에 최초의 초식 공룡이 도착한 날짜 정확히 추정했다고 합니다. 해당 연구는 PNAS에 게재됐는데 연구에 따르면 공룡들은 남반구에서 이동하는데 무려 1500만 년이 걸렸고 극한 기후 조건 때문에 이동이 느려졌기 때문으로 추정된다. 이산화탄소 수치가 갑자기 떨어지면서 지구의 기후가 덜 극단적인 상태가 됐을 때 공룡이 이동할 수 있었을 것으로 보인다.

 

 

그린란드 전경 출처 : 동아사이언스

두 마리의 플라테오사우루스

브라질과 아르헨티나에서 그린란드 동부까지 약 10 000km를 초식 공룡이 이동하는데 걸린 시간은 1500만년입니다. 아까 말했던 것 처럼 진짜 달팽이도 이 보다는 빨리 기어갈 수 있었을 것 같은데요. 초식공룡은 2억 3천만년 전 브라질과 아르헨티나에 처음 나타났습니다. 트라이아스기 후기 전 세계는 하나의 초대륙인 판게아로 구성되어 있었고 그 사이에 어떤 바다도 존재하지 않았습니다. 덕분에 공룡들은 남쪽에서 북쪽으로 아무런 방해를 받지 않고 흩어질 수 있었는데요. 하지만 초식 공룡이 그린란드에 도착하기까진 너무 오랜 시간이 걸렸습니다 왜 그랬을까요. 그 답은 연구진이 그린란드 동부를 탐사하면서 발견한 10여 마리의 초식공룡의 뼈를 포함하고 있는 350m 길이의 부서지지 않은 일련의 화석 퇴적물로 이뤄진 독특한 암석 퇴적물에서 찾을 수 있었습니다.

 

대기 중 이산화탄소 농도 급감

이러한 고대 퇴적물을 연구에 이용해 연구진들은 초식공룡이 정확히 2억 1400만년 전에 그린란드 동부에 도착했다는 걸 알 수 있었습니다. 흥미롭게도 그 시기는 기후 변화와도 일치했습니다. 2억 1천 5백만년 전 대기 중 이산화탄소 농도가 급격히 감소한 적이 있었습니다. 코펜하겐 대학교 지구과학 및 자원관리학과 Lars Clemmensen 교수는 우리는 공룡의 이동으로 이어진 기간 동안 대기 중 오늘날보다 10배나 많은 이산화탄소가 발생했다는 걸 알 수 있었다 며 이는 본래의 남반구 서식지에서 흩어지는 걸 어렵게 만들었는데 높은 수준의 이산화탄소는 극단적인 기후 조건을 더 많이 만들어내기 때문이다 고 설명합니다. 이어 그들이 횡단해야 하는 사막 지역은 지독히 덥고 건조했으며 습도가 높은 적도 지역은 극도로 불안정하고 비가 자주 내렸다 라고 덧붙입니다. 연대는 자기 층서학 연구를 통해 수행됐습니다. 여기서 연구진들은 지구의 고대 호수 침전물에 있는 지구의 고대 자기장을 읽고 그것을 전 세계 다른 곳에 있는 유사한 퇴적물과 비교했습니다.  코펜하겐대학교의 그린란드 탐사 당시 세계적인 규모에서도 초기 초식공룡과 다른 동시대의 척추동물을 포함하는 350m 두께의 부서지지 않은 층층이 쌓인 화석에 대한 연구자들의 접근은 매우 독특합니다. 부서지지 않은 층은 그들이 지구의 고대 자기장 변화를 정확하게 읽을 수 있게 해주었고 층을 안전하게 만들었습니다.

 

60만년 더 빨랐던 육식공룡

초식공룡은 당시 미국 북동부와 같은 위도에 있었던 그린란드 동부에만 있던 것은 아닙니다. 그러므로 그 지역은 습한 온대 기후를 가지고 있었습니다. 작은 육식공룡들도 그 곳으로 이동했던 것으로 보이는데요. 연구에 따르면 그린란드 동부와 다른 곳에서 발견된 화석들은 육식공룡이 초식공룡에 비해 극단적인 기후 장벽을 극복하고 새로운 땅으로 이주하는데 더 뛰어났다는 걸 보여줍니다. 연구자들의 예비 분석에 따르면 육식공룡들은 초식공룡보다 60만년 전 그린란드 동부에 도착했던 것으로 보입니다. Lars교수는 덴마크 유럽 미국 연구진들과 함께 7차례 탐사에 나섰었는데요 그동안 그는 초식공룡뿐만 아니라 육식공룡 날도마뱀과 미치류 등의 초기 포유류로부터 뼈를 발굴하는 작업에 참여했습니다. 새로운 연대측정 방법은 그들의 나이를 정확히 결정하는 걸 가능하게 했습니다. 뿐만 아니라 라스 교수는 이 새롭고 매우 정확한 연대학을 통해 우리는 판게아 동안 초기 척추동물의 분산 패턴을 더 잘 이해할 수 있는 도구를 가지게 됐다 며 이는 특히 북유럽과 그린란드 동부 사이의 지역에서 정확하고 우리는 뼈를 발견한 모든 토양층으로 들어가 정확하게 나이를 결정할 수 있다고 말합니다.

출처 : 동아사이언스, 이웃집과학자