원시 지구 대기에 산소가 급격히 늘어나 지구 환경이 변한 산소 대폭발 원리를 남세균의 광합성 작용과 철 이온의 침전 한계 기전으로 설명해 주세요.

Question

원시 지구 대기에 산소가 급격히 늘어나 지구 환경이 변한 산소 대폭발 원리를 남세균의 광합성 작용과 철 이온의 침전 한계 기전으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

원시 지구에서 산소 대폭발은 남세균이 배출한 산소가 바닷속 용존 철 이온을 모두 산화시켜 침전시킨 뒤, 흡수 한계를 넘어 대기 중으로 급격히 분출되면서 일어난 지구 환경의 대변화입니다.

원시 지구 대기는 메탄, 이산화탄소, 질소 등으로 가득 찬 무산소 상태였으나, 약 27억 년 전 등장한 남세균이 햇빛과 물을 이용해 스스로 영양분을 만드는 광합성을 최초로 시작했습니다. 남세균이 산소를 계속 만들었음에도 당시 바다에는 화산 활동을 통해 공급된 철 이온이 산소와 반응하여 산화철 형태의 침전물이 만들어져 산소 농도가 증가하지 않았습니다.

수억 년간 이어진 산화 반응으로 인해 해수 속의 철 이온이 대부분 소비되어, 산소를 결합해 침전시킬 반응 대상이 사라지면서 산소 농도가 급격히 증가하면서 대기중으로 분출되었습니다.

대기로 뿜어져 나온 산소가 태양 자외선과 반응하여 오존층을 형성했고, 이는 향후 육상 생물체가 등장할 수 있는 보호막이 되었습니다. 산소를 독성 물질로 여기던 당시의 주류 미생물 대부분이 사멸하는 지구 역사상 최초의 대멸종이 일어났습니다.