[사이언스 데일리] 새로운 연구에 의하면 초기 공룡 친척들이 출현한 시기와 최초의 공룡이 기원한 시기의 간격은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 짧다고 한다.

(2015년 12월 7일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 유타 대학

2억3천5백만 년 전 아르헨티나 북서부에서 분출하고 있는 화산을 피해 달아나는 동물들. 차냐레스 층에서 화석으로 발견된 이 종들에는 초기 포유류 친척과 (디키노돈트인 디노돈토사우루스가 왼쪽 뒤편에, 그리고 키노돈트류인 마세토그나투스가 왼쪽 앞에 보인다) 초기 공룡의 조상 격인 동물들이 (오른쪽 뒤편의 레위수쿠스와 오른쪽 앞의 라게르페톤) 포함된다. 화산재의 저어콘 결정에서 방사성 동위원소를 측정함으로써 과학자들은 이 화석 동물군의 정확한 연대를 결정할 수 있었다. Credit: Victor Leshyk

아르헨티나, 브라질, 캘리포니아와 유타 대학 유타 자연사박물관의 과학자들로 이루어진 연구팀의 새로운 연구에 의하면 초기 공룡 친척들이 출현한 시기와 최초의 공룡이 기원한 시기의 간격은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 짧다고 한다. 이번 발견으로 인해 아르헨티나의 차냐레스 층 뿐 아니라 세계 곳곳의 다른 지층들에서도 초기 공룡 친척과 최초의 공룡의 관계에 대하여 새로운 연대표를 그릴 수 있게 되었다.

유타 대학 부교수이자 유타 자연사박물관의 큐레이터인 랜달 이르미스를 포함한 연구팀은 초기 공룡 친척들의 화석으로 유명한 차냐레스 층의 퇴적물에서 발견되는 저어콘 결정의 연대를 측정하기 위해 방사성 동위원소를 이용했다.

연구팀은 차냐레스 층과 차냐레스 층에서 발견된 화석의 연대가 2억3천4백만 년에서 2억3천6백만 년 전으로 트라이아스기 후기에 해당하며 이전에 트라이아스기 중기라고 생각했던 것보다 5백만 년에서 1천만 년 더 젊은 지층이라는 것을 알아냈다.

“이들 초기 공룡 친척들이 지질학적으로 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 젊다는 것은 전혀 예상하지 못했던 일입니다.” 이르미스의 말이다.

이 결과는 최근 최근 ‘미국 국립과학원회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 에 출판되었다. 주저자인 부에노스아이레스 대학의 클라우디아 A. 마르시카노이며 공저자는 이르미스, 아드리아나 C. 만쿠소, 롤랜드 문딜, 그리고 파리드 체말레다.

차냐레스 층: 전형적인 공룡형류(dinosauromorph)의 공동묘지

차냐레스 층은 두께가 약 75 미터 정도인 지층으로 오늘날의 아르헨티나 북서부 라리오하 주가 된 곳에서 트라이아스기 동안 강, 시내, 그리고 호수에서 쌓인 퇴적물로 만들어졌다.

“화석이 발견되는 트라이아스기 지층 중에서 차냐레스 층이 대표적입니다. 초기 공룡형류, 말하자면 공룡의 고모, 아저씨, 그리고 사촌 정도 되는 동물들의 완전한 화석 표본이 많이 발견됩니다.”

“다른 퇴적분지에서는 공룡의 조상 격인 동물과 초기 공룡, 그리고 주로 공룡으로 이루어져 있는 동물군이 한 곳에서 발견되는 경우가 잘 없습니다. 그랬더라면 편리했을 텐데요. 차냐레스 층이 위치한 분지에서는 퇴적층을 따라 수백 미터 걸으면서 시간을 거슬러 올라갈 수 있습니다. 그래서 하나의 분지에서 완전한 역사를 모두 볼 수 있고 오류를 범할 가능성이 매우 낮아집니다.” 논문의 주저자인 마르시카노의 말이다.

오늘날 차냐레스 층의 전경은 유타 남부의 모습과 비슷하다. 고지대 사막으로 이루어진 황무지다. 하지만 공룡형류 동물들이 이곳을 어슬렁거렸을 때는 차냐레스 층은 더 열대기후에 가까웠고 식생이 무성했다. 그 당시 지구는 뜨거운 (hothouse) 상태였기 때문에 극지에는 얼음이 전혀 없었고 대기 중에는 이산화탄소 농도가 높은 극단적으로 따뜻한 기후였다.

연구팀은 차냐레스 층에서 두 개의 암석 표본을 채취했다. 하나는 화석이 보존되어 있는 위치의 바닥에 해당하는 부분이고, 다른 하나는 지층의 가장 위쪽 부분이다.

“차냐레스 층에는 터프, 즉 화산재로 이루어진 층이 포함되어 있어서 매우 정확하게 연대측정을 할 수 있습니다. 따라서 이 분지에서는 수많은 고품질의 온전한 화석이 발견되어 분류군을 쉽게 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 그 사이에 터프가 들어 있어 지층 전체의 연대를 정확하게 측정하는 것도 가능한 것입니다.” 마르시카노의 말이다.

암석 표본에는 퇴적물이 쌓이던 것과 같은 시기에 분출한 화산재가 포함되어 있다. 이 표본을 잘게 부수어 화산재 속에서 저어콘 결정을 추출했다.

트라이아스기에 이 저어콘 결정이 형성되던 시점에는 그 안에 우라늄만이 들어있었다. 시간이 지나면서 그 우라늄 중 일부가 정확히 알려진 비율로 붕괴하여 납이 된다. 원소와 동위원소를 질량 및 농도로 분리해 내는 장비인 질량분석기를 이용해 각 저어콘 결정 내의 우라늄/납 비율을 측정하여 연구자들은 저어콘 결정이 형성된 정확한 연대를 알아낼 수 있었다.

“대략적인 방법을 이용하면 화석이 어떤 시기의 것인지는 알 수 있습니다만, 어떤 동물 그룹이 시작된 시기, 혹은 다양성이 증가한 시기와 같이 진화에 있어 중요한 사건의 연대를 정확히 알려면 그에 사용하는 방법은 허용 오차가 훨씬 더 작아야 합니다. 오랫동안, 예를 들어 6억 년 동안 진행되어 온 어떤 일이라면 3-4백만 년 정도는 통계적으로 유의미하지 않겠죠. 하지만 어떤 일, 예를 들어 특정 동물 그룹이 빠르게 분화한 사건이 1천만 년에서 1천2백만 년 정도의 기간에 걸쳐 일어났다면 그 연대에 있어서 3-4백만 년 정도의 오차가 생긴다는 것은 큰 문제입니다.” 마르시카노의 말이다.

“암석의 연대를 매우 정확하게 측정할 수 있는 기술적 능력을 가진 국제 연구팀과 함께 작업함으로써 처음으로 이 암석들의 연대를 측정할 수 있습니다.”

방사성동위원소 연대측정법을 이용한 결과 차냐레스 층 기저부의 암석 표본은 2억3천6백만 년 보다 더 오래되지는 않았고, 가장 윗부분은 2억3천5백만 년보다 더 오래되지 않았으며 2억3천4백만 년 정도일 가능성도 있는 것으로 나타났다. 이것은 초기 공룡형류가 출현한 시기와 공룡이 기원한 시기 사이의 간격이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 짧다는 것을 보여준다.

지구 전체에 걸친 공룡형류 동물들의 더 어린 연대

연구팀의 결과는 또 화석이 발견되고 쥐라기 중기의 지층으로 알려진 세계 곳곳의 수많은 지층들의 연대표에 의문을 던지고 있다.

쥐라기 후기 지층으로 새롭게 밝혀진 차냐레스 층의 연대는 차냐레스 층과 동일한 화석 종들을 공유하고 있는 브라질 남부의 산타 마리아 층에, 그리고 남아프리카의 카루 분지 지층들에도 마찬가지로 적용될 수 있으며 그 외에도 많은 지층들이 있다. 이들 지층에서는 방사성동위원소 연대측정이 이루어진 적이 없다.

“‘쥐라기 중기’ 화석들이 사상 최악의 대량멸종이었던 페름기 말 멸종 사건으로부터 생태학적으로 회복되는 모습을 보여주고 있다고 항상 생각해 왔습니다만, 이 화석들이 실제로는 쥐라기 후기의 연대를 가진다는 것이 알려졌으니 실제로는 멸종 이후의 회복과 아무런 관계가 없었던 것이지요.” 이르미스의 말이다.

이번 연구에 가장 큰 연구비를 지원한 것은 앤과 고든 게티 재단이다. 그 외에 연구비를 지원한 곳으로는 부에노스아이레스 대학, 유타 대학, 아르헨티나 국립 과학기술연구위원회, 그리고 브라질 국립 과학기술발전위원회 등이 있다. 야외조사는 아르헨티나 국립공원청과 라리오하 주의 허가로 탈람파야 국립공원에서 이루어졌다.

역주: 아.. 이 기사는 좀 설명이 필요할 것 같긴 하네요. 공룡형류(Dinosauromorpha) 와 공룡 (Dinosauria) 는 과연 무엇인가에 대한 설명을 언젠가는..

참고문헌

C.A. Marsicano, R.B. Irmis, A.C. Mancuso, R. Mundil, and F. Chemale. The precise temporal calibration of dinosaur origins. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1512541112

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