백악기 말: 두 원인, 기여를 나누기 어려운 하나의 멸종

1 경계는 숫자가 아니라 암층의 한 면이다

뜻밖일 수도 있는 이야기부터 하자. 백악기와 고진기 사이에 그어진 선의 공식 정의는 연대를 나타내는 숫자도, “이리듐 함량이 얼마를 넘는가”도 아니다. 튀니지 북서부의 어느 산비탈에 있는 암층의 한 면이다.

그곳의 이름은 엘케프다. 국제층서위원회가 1990년에 제안을 승인했고, 국제지질과학연맹이 1991년에 정식으로 비준했다. 경계점은 그곳의 “경계 점토층” 바닥에 놓였다. 충돌 물질이 풍부한 맨 아래 퇴적층이 막 시작되는 지점이다. 이리듐 이상, 부유성 유공충의 대멸종, 탄소 동위원소의 교란은 모두 대단히 중요한 식별 표지다. 하지만 그것들은 이 선을 알아보는 데 쓰이는 것이지, 선 자체는 아니다.

이 구분은 이번 글 내내 쓸모가 있을 테니 먼저 분명히 해두자. 조작적 정의는 물리적 경계면이고, 판정 기준은 서로를 뒷받침할 수 있는 신호들의 묶음이다. 둘을 바꿔 쓸 수는 없다.

직관을 더 거스르는 사실도 있다. 엘케프가 선택된 것은 그곳의 경계 점토층이 가장 얇아서, “한순간”에 가장 가까워서가 아니다. 오히려 정반대다. 그곳의 경계 구간은 상당히 두껍게 펼쳐져 있다. 새로운 시추 자료와 기존 단면에서 확인된 경계 점토층의 두께는 50~55센티미터인 반면, 많은 원양 단면에서는 이 층이 수 밀리미터에서 수 센티미터에 불과하다. 두껍게 펼쳐진 데는 그 나름의 쓸모가 있다. 고진기 극초기의 변화가 기록될 자리를 마련해준다.

덧붙이자면 “경계 점토층”은 전 세계 어디서나 같은 배합으로 만들어진 암석도 아니다. 덴마크 스테운스 클린트의 “물고기 점토층”과 북아프리카 엘케프의 광물 조성은 서로 다르다. 몬모릴로나이트, 일라이트와 몬모릴로나이트의 혼합층 광물, 카올리나이트, 방해석, 산화철의 비율이 제각각이다. 이들을 전 지구적으로 대비할 수 있는 것은 여러 단서가 함께 있기 때문이다. 층서적 위치, 이리듐과 다른 백금족 원소, 충돌 유리와 구상 입자, 충격 광물, 여기에 생층서상의 급변이 더해진다.

이제 이리듐 이야기다. 1980년, 네 연구자가 「백악기와 제3기 멸종의 지구 밖 원인」이라는 논문을 발표했다. 애초에 그들이 찾으려던 것은 재난이 전혀 아니었다. 이리듐을 시계로 쓰려 했다. 우주 먼지는 지구에 계속 떨어지므로, 이리듐 함량이 높으면 퇴적이 느렸고 낮으면 퇴적이 빨랐다고 볼 수 있다는 생각이었다.

그런데 측정된 농도가 너무 높았다. 처음 조사한 세 지점에서 경계층의 이리듐은 인접한 퇴적물의 배경 농도보다 각각 약 30배, 160배, 20배나 높았다.

이 정도 수치는 “퇴적이 느렸다”로 설명할 수 없었다. 아주 짧은 시간에 지구 밖 물질이 한꺼번에 들어왔다고 설명할 수밖에 없었다. 연구자들은 가까운 곳의 초신성이라는 후보도 따로 검토한 뒤 배제했고, 대신 거대한 소행성의 충돌, 전 지구적 먼지 차광, 먹이사슬 붕괴라는 연쇄를 제시했다. 초시계로 쓰려던 지표가 측정 범위를 넘는 값을 가리키더니, 한 사건의 증거가 되었다.

이후 이리듐 이상은 얼마나 거듭 확인되었을까. 2010년 전 지구 자료를 종합할 무렵에는 이미 수백 곳의 백악기·고진기 경계 지점이 충돌층 데이터베이스에 들어가 있었다. 이리듐 이상 자체도 육성, 천해, 심해를 아우르는 100여 곳 규모의 단면에서 반복해서 보고되었다. 두께가 몇 센티미터인 점토층 하나를 세계 100곳이 넘는 장소에서 따로 알아보았다. 그리고 모두 같은 층을 알아본 것이었다.

2021년에는 하나가 더해졌다. 칙술루브 충돌구 안에서 얻은 시추 코어에서도 이리듐이 풍부한 층이 확인되었다. 이것은 아주 중요하다. 다음 절에서 다시 쓰게 된다.

이리듐만 지표인 것은 아니다. 충격 석영에 나타나는 고압성 평면 변형 구조는 보통의 화산 폭발로는 도달할 수 없는 수준의 순간 압력을 요구한다. 또 경계 부근에서 발견되는 충격 석영의 입자 크기는 대체로 유카탄에서 멀어질수록 작아진다. 그곳에서 물질이 사방으로 날아갔을 때의 분포와 맞아떨어진다.

니켈이 풍부한 스피넬은 빠른 속도로 대기에 진입한 충돌체의 용융 방울이 산화되고 결정화되면서 생긴다. 미량 원소와 동위원소는 운석 물질에 더 가깝다. 크로뮴 동위원소 분석은 단순한 함량이 아니라 동위원소 조성을 측정하므로, “이리듐이 지구의 평범한 화산에서 왔다”는 가능성을 더 낮춰준다.

한 지표는 따로 짚어야 한다. 뒤에 가면 도리어 발목을 잡기 때문이다. 오스뮴 동위원소다. 경계 전후로 해수의 오스뮴 동위원소비는 방사성 기원 성분이 더 적은 쪽으로 이동한다. 갑작스럽게 유입된 물질을 기록할 수 있는 신호다.

하지만 지구 밖 물질도, 맨틀에서 나온 현무암질 화산 물질도 낮은 오스뮴 동위원소비를 제공할 수 있다. 그래서 오스뮴은 훌륭한 전 지구 추적자이지만, 혼자서 “충돌인가 화산인가”를 가려낼 지문은 아니다.

마지막은 연대다. 2026년판 국제연대층서표에서도 이 경계는 정확히 6,600만 년 전으로 표시된다. 이것은 표준화하여 반올림한 경계 연대이지, 어느 한 실험의 측정값이 아니다. 고정밀 연대측정은 다른 숫자 묶음을 내놓는다. 2013년 아르곤-아르곤 연대의 종합값은 약 6,604만 년 전이고, 분석 오차는 약 1만 1,000년, 척도의 계통 오차까지 넣으면 약 4만 3,000년이다.

교과서 속 “6,500만 년”은 어떻게 “6,600만 년”이 되었을까. 여기에는 적어도 두 종류의 수정이 있는데, 둘은 자주 하나로 뒤섞인다.

하나는 기술의 개선에서 나온다. 더 순수한 단일 광물 시료, 화학적 마모 처리를 거친 우라늄-납 연대측정, 더 나아진 질량분석과 연대-깊이 모형이 여기에 속한다. 다른 하나는 자 자체가 바뀌는 것이다. 표준 광물의 연대를 다시 보정하고, 칼륨-아르곤 계열의 붕괴 상수를 교차 보정한다. 후자의 경우에는 예전의 동일한 측정 자료가 통째로 이동할 수 있다. 새 시료를 재서 경계가 50만 년 더 오래되었다고 알아낸 것과는 다르다.

이것은 하나의 규칙으로 삼아도 좋다. 어떤 연대가 수정되었다면 맨 먼저 확인할 것은 “누가 쟀는가”가 아니라, 시료가 바뀌었는가 자가 바뀌었는가다.

2 석유회사가 먼저 찾아낸 구덩이

1980년의 논문은 충돌을 제시했지만 충돌구는 없었다. 그 구덩이가 어디 있는지 당시에는 아무도 몰랐다.

사실 사람들은 이미 그 구덩이와 마주친 적이 있었다. 다만 그런 쪽으로 생각하지 않았을 뿐이다. 1950~60년대 멕시코 국영석유회사는 유카탄에서 시추하다 특이한 각력암과, 녹았다가 결정화된 암석을 만났다. 당시의 해석은 화산 아니면 기반암 구조였다.

1978년, 석유 탐사 지구물리학자 글렌 펜필드와 안토니오 카마르고가 항공 자력 탐사에서 유카탄 북부의 거의 원형인 이상을 찾아냈다. 펜필드는 여기에 해상의 자기 이상과 육상의 오래된 중력 자료를 이어 붙여, 약 180킬로미터 규모의 고리형 구조를 얻었다.

이 일의 직접적인 배경은 석유 탐사였다. 앨버레즈의 가설을 검증하려던 것이 아니었다. 또 한 번이다. 증거는 질문보다 먼저 존재했다. 다만 다른 이름 아래 분류되어 있었을 뿐이다. 17편 첫머리의 장면과 모양이 같다. 거기서는 현미경 아래의 작은 알갱이를 세균으로 알아보았고, 여기서는 고리형 구조를 화산으로 알아보았다.

고리가 완전히 이어진 것은 10년 뒤였다. 펜필드는 충돌 연구자들의 주의를 끌려 했지만, 진짜 전환점은 1980년대 말부터 1990년 사이에 왔다. 카리브해와 아이티에서 두꺼운 충돌 분출물층이 발견되었고, 앨런 힐데브랜드 등이 근처에서 큰 충돌구를 찾기 시작했다. 기자 카를로스 바이어스가 유카탄 이상에 관한 단서를 건넸고, 오래된 유정의 코어 시료에서는 충격 변성도 확인되었다. 1991년, 힐데브랜드, 펜필드, 보인턴, 카마르고 등은 칙술루브를 백악기·고진기 충돌구의 후보로 정식 제안했다.

이후 중력, 자기, 반사 탄성파, 시추, 암석학 자료가 함께 이 구조의 충돌 기원을 확인했다. 오늘날의 지구물리 자료는 보통 지름을 180~200킬로미터로 제시한다. 여러 겹의 고리를 지닌 분지이며, 안쪽에는 대형 복합 충돌구의 전형적인 봉우리 고리 구조가 있다.

충돌구는 유카탄반도 북부와 그 앞바다에 걸쳐 있고, 지금은 나중에 쌓인 퇴적암에 덮여 있다. 충돌구의 윗부분은 대체로 수백 미터에서 약 1킬로미터 깊이에 묻혀 있다. 그래서 지표에서는 고리를 볼 수 없다. 그렇다면 충돌은 언제 일어났을까. 가장 강력한 제약은 서로 보완하는 두 경로에서 나온다.

하나는 충돌 유리를 직접 재는 것이다. 콜롬비아 고르고니야섬에는 유난히 신선한 유리질 구상 입자가 보존되어 있다. 아르곤-아르곤 연대는 약 6,605만 년 전, 오차는 약 3만 1,000년이며 계통 오차를 포함하면 약 5만 4,000년이다.

다른 하나는 아이티의 충돌 유리, 북아메리카 경계 부근의 화산재, 경계 연대 척도를 교차 보정하는 길이다. 여기서는 약 6,604만 년 전이라는 값이 나온다. 두 결과 모두 오차 범위 안에서 공식 경계와 구별되지 않는다. 하지만 이번 글에서 더 강조하고 싶은 것은 따로 있다. “충돌과 경계가 같은 사건층에 속한다”는 가장 강한 증거는 수치 연대가 아니라 기하학적 관계다.

충돌구 바깥에서는 멕시코만 근거리의 두꺼운 구상 입자층에서 먼 곳의 이리듐 풍부 점토층에 이르기까지, 충돌 분출물이 생물 멸종의 경계에 바로 겹쳐 놓여 있다. 충돌구 안에서는 충돌 용융암과 각력암 위에 가장 먼저 쌓인 퇴적물에 이리듐이 농집되어 있다. 2021년의 이 발견은 “충돌구 형성”과 “전 지구 이리듐층의 침강”을 충돌구 내부의 연속된 한 층서 안에 놓았다.

수치 연대는 체계적 오차를 공유하고 척도의 재보정과 함께 움직일 수 있다. 층서 관계는 그 재보정만으로 바뀌지 않는 다른 종류의 제약이다. 하지만 침식과 재퇴적, 퇴적 공백 때문에 서로 다른 시기의 층이 맞닿을 수도 있다. ‘붙어 있다’는 사실도 퇴적 과정 속에서 읽어야 한다.

2016년 칙술루브 시추는 봉우리 고리의 코어를 확보했다. 2019년에는 그중 약 130미터에 이르는 충돌 용융암, 각력암, 급속한 되메움 퇴적물을 충돌 당일부터 아주 짧은 시간 안에 형성된 연속 기록으로 해석한 연구가 나왔다. 그 안에는 바닷물의 재유입, 쓰나미의 역류, 육지 기원 물질의 유입이 담겨 있다.

“충돌과 같은 사건에 속한다”는 판단은 단단하다. 어느 몇 센티미터, 몇 미터의 구간을 “충돌 후 몇 시간째”로 환산하는 것은 퇴적 동역학 모형에 달려 있으므로 훨씬 약하다.

해상도를 더 아찔한 곳까지 밀어 올린 단면도 있다. 노스다코타주의 타니스 사건층에서는 갑작스러운 큰 물결 한 차례에 수많은 물고기와 다른 생물이 묻혔다. 조사한 물고기의 약 절반에서는 아가미갈퀴 안에 유리질 충돌 구상 입자가 발견되었다. 다시 말해, 구상 입자가 아직 공중이나 물속에서 내려앉고 있을 때 이 물고기들은 이미 죽었던 것이다.

모형에 따르면 충돌 후 수십 분에서 몇 시간 사이의 기록이다. 구상 입자가 경계 충돌과 연결된다는 증거는 강하다. 하지만 도착한 것이 쓰나미 그 자체였는지, 지진파가 내륙 수역에 일으킨 정상파였는지, 각각의 물결이 정확히 언제 왔는지는 여전히 논쟁 중이다.

2022년 연구는 주걱철갑상어 세 마리와 철갑상어 세 마리의 뼈를 살폈다. 성장선, 뼈세포의 변화, 탄소 동위원소 기록을 함께 읽으면 북반구의 봄을 가리켰다. 같은 표본군에서 얻은 상호 보완적인 단서이지, 사건을 독립적으로 세 번 재현한 것은 아니다. 이 연구의 해석대로라면, 6,600만 년 전 그날 북반구에는 봄이 오고 있었다.

1년보다 짧은 시간을 가려내는 보기 드문 자료다. 그렇다고 그해가 정확히 어느 해인지는 말해주지 못한다. 6,600만 년이라는 숫자의 오차 폭은 여전히 수만 년이다. 그런데 그 수만 년의 폭 안에, 계절까지 짚을 수 있는 하루가 있다.

3 얼마나 세게 부딪쳤느냐보다 무엇에 부딪쳤느냐가 더 중요하다

지름 10킬로미터 규모의 물체가 우주적 속도로 들이받을 때 방출하는 에너지는 계산할 수 있다. 상당히 정확하게 계산할 수 있다. 하지만 이 절에서 하려는 이야기는 이것이다. 결과를 결정하는 항목은 에너지가 아니다. 적어도 에너지 하나만은 아니다.

충돌 지점은 다른 물질이 섞이지 않은 화강암 한 덩어리가 아니었다. 그곳은 얕은 바다의 탄산염 대지였다. 두꺼운 탄산염암 사이에 황이 풍부한 증발암, 특히 경석고가 끼어 있었고, 유기물과 탄화수소를 만들어낼 물질도 있었다.

충격파는 탄산염의 탈탄산 반응을 일으켜 이산화탄소를 내놓을 수 있다. 황산염을 기화하고 분해해 결국 황을 함유한 기체와 황산염 에어로졸로 만들 수도 있다. 그리고 황산염 에어로졸은 충돌 겨울의 주역 중 하나다.

여기서 곤란한 문제가 생긴다. 충돌 중심부에서 가장 중요한 원래의 퇴적층은 이미 기화하고 녹고 들려 날아갔다. “충돌한 전체 부피 중 경석고가 정확히 몇 퍼센트였는가”를 직접 알려줄 온전한 원상태 코어는 없다. 지역 층서와 수치 모형을 결합해 역으로 추정할 수밖에 없다. 그러므로 표적 암석의 구성 비율 자체가 방출량의 불확실성을 이루는 한 부분이다. 먼저 확정해놓고 결과를 계산하면 되는 입력값이 아니다.

숫자에서 이것이 얼마나 중요한지는 황 추정치가 어떻게 바뀌었는지 보면 알 수 있다. 비교적 최근의 고압 충돌 모형은 황 약 3,250억 톤과 이산화탄소 약 4,250억 톤이 순간적으로 방출된다는 값을 내놓은 적이 있다. 황의 총불확실성은 약 ±1,300억 톤이었다. 더 오래된 모형들의 범위는 한층 넓었다.

그런데 2025년, 북아메리카의 다섯 경계 단면에서 얻은 황 동위원소와 황의 질량수지를 이용해 다시 역산한 연구는 약 670억 톤이라는 값을 얻었다. 변동 폭은 약 ±390억 톤, 곧 280억~1,060억 톤이다. 새 값은 최근 일부 대형 모형이 내놓은 값의 약 5분의 1이다.

이 차이는 누가 계산을 틀렸다는 뜻이 아니다. 이것을 뜻한다. 충돌 에너지는 “실제로 기후계에 들어간 황”보다 훨씬 더 잘 확정되어 있다. 그런데 기후 모형에 정말 필요한 숫자는 후자다.

이것은 거대 화성암 지대에서 본 문제와 같은 모양이다. 결과를 좌우하는 것은 에너지가 얼마나 큰가만이 아니라, 그 에너지가 무엇에 떨어지는가이기도 하다. 같은 에너지가 황이 적은 결정질 기반암에 떨어지거나 깊은 바다에 떨어졌다면, 전 지구의 황산염 에어로졸과 그을음 부하는 크게 달랐을 것이다.

각도까지 끼어든다. 2020년의 한 3차원 수치 모의는 충돌구 내부 구조의 비대칭성과 충돌 궤적을 비교했다. 가장 잘 맞는 것은 수평면에 대해 약 45~60도인 비교적 가파른 충돌이었고, 들어온 방향은 대략 북동쪽이었다.

이 각도는 깊은 곳에 있는 황과 탄산염이 풍부한 표적 암석을 대기로 효율 좋게 날려 올릴 수 있는 범위에 가깝다. 다만 구조를 역산하고 유체역학 모의를 더해 얻은 결과다. 고대의 입사각을 직접 잰 값은 아니다.

이제 “충돌 겨울” 이야기다. 사실 그 안에는 서로 다른 세 가지가 있고, 각자가 가진 증거의 강도도 다르다.

첫째는 미세한 규산염 먼지다. 2023년에는 경계 퇴적물에서 실제로 측정한 입도 분포를 기후 모형에 넣어, 미세 먼지의 중요성을 다시 끌어올린 연구가 나왔다. 마이크로미터 크기의 먼지는 대기에 여러 해 머무를 수 있다. 모형에서는 전 지구 평균 지표 온도가 한때 약 섭씨 15도 내려갔고, 광합성에 쓸 수 있는 태양 복사는 약 2년간 거의 차단되었으며, 미세 먼지의 기후 영향은 십수 년 이어질 수 있었다. “충돌 먼지가 대량으로 존재했다”는 증거는 단단하다. “섭씨 15도”, “2년”, “십수 년”이라는 수치는 입자 크기, 주입 고도, 기후 모형에 매우 민감하다.

둘째는 황산염 에어로졸이다. 예전 모형은 새 추정치보다 몇 배 많은 황을 적용해, 매우 강한 냉각이 여러 해 지속된다는 결과를 얻었다. 2025년의 훨씬 작은 새 추정치가 이 기작 자체를 없애지는 않는다. 그러나 “모든 어둠과 추위를 황 혼자 책임진다”는 설명은 뚜렷하게 약해지고, 먼지와 그을음의 상대적 중요성은 커진다.

셋째는 그을음이다. 경계 퇴적물과 충돌구 내부 퇴적물에 남은 다환 방향족 탄화수소와 연소 산물은 고온 연소가 대규모로 일어났음을 보여준다. 하지만 2020년의 충돌구 내부 및 원거리 유기지구화학 자료에 따르면 상당량의 그을음은 “전 세계 모든 숲이 동시에 불탔다”는 설명보다, 충돌 지점의 퇴적 유기물과 탄화수소 근원암이 빠르게 열분해되었다는 설명에 더 잘 맞는다. “그을음이 전 지구 대기로 들어갔다”는 증거는 강하다. “그을음은 주로 전 지구 산불에서 왔다”는 증거는 훨씬 약하다. 두 문장은 흔히 한 문장처럼 취급된다.

전 지구 산불 자체도 아직 논쟁 중이다. 초기 모형은 대기로 재진입한 분출물이 만드는 적외선 열 펄스가 전 세계의 식생에 불을 붙이기에 충분하다고 제안했다. 반대편에서는 여러 비해성 경계층의 목탄이 예상한 만큼 전 세계적으로 일관되게 풍부하지 않으며, 다환 방향족 탄화수소는 충돌 지역의 탄화수소에서 나올 수도 있다고 지적했다.

2026년에는 새로운 열복사 모의가 또 다른 제안을 내놓았다. 충돌 뒤 남은 두꺼운 먼지 장막이 재진입 구상 입자의 열을 더 많이 흡수하고 아래로 복사해, 지표의 열부하가 구상 입자만 계산했을 때보다 몇 배 커진다는 것이다. 이 경우 광범위한 발화, 어쩌면 거의 전 지구적 발화까지 다시 가능해진다. 아주 최근에 한 연구진이 내놓은 수치 결과이므로, 논쟁이 끝났다고 써서는 안 된다.

나머지 결과는 조금 빨리 짚자. 전 지구로 퍼져 나가는 대형 쓰나미는 충돌 동역학상 근거리에서 피할 수 없는 결과다. 멕시코만 주변에는 엄청나게 두꺼운 재퇴적 사암, 육지에서 온 식물 잔해, 되돌아 흐른 물의 증거가 남아 있다.

모형은 일부 연안에 도달하는 파도의 높이를 약 50~100미터, 어떤 시나리오에서는 100~300미터로 추정한다. 전 지구 모형이 추산한 초기 쓰나미 에너지는 2004년 인도양 쓰나미의 약 3만 배에 이를 수 있다. 충격에서 지각으로 전달된 에너지는 모멘트 규모 약 10의 극단적인 지진에 해당한다. 다만 이것은 에너지의 환산값이지 고대 지진계의 측정값이 아니다.

황산화물과 질소산화물은 산성비를 불러오며, 시간 규모는 수개월에서 수년이다. 하지만 거대한 바다가 지닌 완충 능력을 생각하면 “심해 전체가 순식간에 강산으로 변했다”는 말은 성립하지 않는다. 2019년의 붕소 동위원소 등 연구는 경계 이후 표층 해수가 빠르게 산성화되었음을 가리킨다. 표적 암석의 황 함량만 보고 “산성비가 내렸을 것이다”라고 추정하는 것보다 훨씬 직접적이다.

반대 방향의 효과도 있다. 충돌 순간 방출된 이산화탄소, 그리고 가열되고 연소된 유기물은 처음의 추위가 지나간 뒤에도 온실 강제력을 남긴다. 그 시간 규모는 수백 년에서 천 년 이상이다. 예전 계산에서 충돌 이산화탄소만으로 생기는 장기 온난화는 흔히 섭씨 1도에 못 미쳤다. “먼저 추워지고 나중에 따뜻해진다”는 것은 물리적으로 타당하지만, 그 폭을 확정된 값처럼 적어서는 안 된다.

4 다른 원인은 줄곧 그곳에 있었다

이제 반대편으로 가보자.

인도 서부에는 현무암 지대가 있다. 지금 남아 있는 면적만 약 50만 제곱킬로미터다. 원래 덮었던 면적은 보통 100만~150만 제곱킬로미터, 또는 그 이상으로 복원된다. 보존 자료를 바탕으로 추산한 총 분출 부피는 100만 세제곱킬로미터 규모다. 서고츠산맥의 주요 단면에는 용암이 층층이 쌓여 두께가 수 킬로미터에 이른다. 거대한 용암 단위 하나가 수평으로 수백 킬로미터에서 1,000킬로미터 넘게 이어지기도 한다.

이것이 데칸 트랩이다. 전형적인 대륙 범람 현무암 지대다. 화산 하나도, 분화 한 번도 아니다. 수많은 용암류 단위와 휴지기가 함께 이루는 장기간의 화산활동이다. 시간에 관한 핵심 사실은 한 문장으로 끝난다. 충돌 이전에 이미 시작되었고, 충돌 이후에도 계속되었다.

고정밀 방사성 연대측정과 고지자기 자료는 모두 주요 부피가 형성된 시기를 백악기 말에서 팔레오세 극초기까지 약 100만 년의 구간으로 한정한다. 2026년의 새로운 고지자기 종합 연구는 주된 활동 단계를 70만~80만 년 규모에 놓았고, 분출이 경계를 가로질러 이어졌음을 확인했다.

경계 자체는 역자극기에 놓여 있다. 덕분에 멀리 떨어진 용암 지층들을 하나의 공통 틀에 걸 수 있다. 하지만 고지자기가 주는 것은 순서와 큰 틀뿐이다. 한 자기극성대는 수십만 년 지속될 수 있다. 1,000년 단위의 초시계가 아니다. 진짜 의견 차이는 두 대의 초시계에서 생겼고, 2019년 같은 학술지의 같은 호에 두 시계의 결과가 각각 실렸다.

한 대는 저어콘의 우라늄-납 시계다. 현무암 자체에는 고정밀 우라늄-납 연대측정에 알맞은 저어콘이 드물다. 그래서 연구자들은 주로 용암류 사이에 낀 화산재, 적색 토양층, 저어콘을 포함한 화산쇄설층을 이용해 연대와 층서의 모형을 세운다. 저어콘 한 알에서 얻는 동위원소 정밀도는 매우 높지만, 저어콘의 결정화 연대나 퇴적 연대를 위아래 두 현무암층이 실제로 분출한 연대로 다시 옮겨야 한다.

다른 한 대는 아르곤-아르곤 시계다. 연구자들은 데칸 현무암류에서 칼륨이 풍부한 사장석 등의 광물을 직접 골라 연대를 잰다. 그래서 연대와 특정 용암류의 연결은 더 직접적이다. 하지만 절대연대는 모니터 표준과 칼륨 붕괴 계열의 보정에 달려 있으며, 젊은 현무암의 낮은 칼륨 함량, 변질, 과잉 아르곤에도 영향을 받는다.

두 시계 모두 내부적으로는 수만 년 규모의 정밀도를 낼 수 있다. 그러나 두 “절대 시계”를 1만여 년 단위까지 서로 비교하려면 계통 오차를 빼놓을 수 없다.

결과는 이렇다. 우라늄-납 연구진은 부피가 큰 분출 단계 약 네 차례를 복원했다. 뚜렷한 분출 펄스가 경계 이전에 이미 시작되었다고 보았고, 경계를 데칸 주요 층서의 비교적 높은 위치에 두었다. 이들의 연대 모형에 당시의 부피 복원을 결합하면, 경계 전에 이미 분출한 비율은 절반 가까이가 될 수 있다.

아르곤-아르곤 연구진 역시 주된 부피의 90퍼센트를 넘는 양이 약 100만 년도 안 되는 동안 분출했다고 보았다. 하지만 복원된 시간-부피 곡선은 “서로 떨어진 네 차례 펄스”보다 훨씬 연속적이었다. 이 모형은 주요 용암 부피의 약 4분의 3을 경계 뒤에, 4분의 1을 경계 앞에 놓았고, 경계 뒤에는 평균 용암 유량이 높아졌다고 추론했다.

그러므로 같은 때 나온 두 논문의 가장 중요한 충돌은 “데칸 활동이 경계 양쪽에 걸치는가”가 아니다. 그 점에서는 양쪽이 일치한다. 충돌하는 지점은 이 용암 더미의 어디에 경계가 놓이는가, 그리고 충돌 이후 부피 유량이 재편되었는가다.

2021년에는 두 연대 자료와 분출률 계산법을 재평가한 연구가 나왔다. 결론은 의견 차이가 해소되지 않았다는 것이었다. 드문드문 놓인 연대점에서 “순간 분출 유량”을 끌어내는 일은 연대-깊이 모형, 각 지층의 부피 추정, 연대 오차를 휴지기로 바꾸어 해석하는지 여부에 크게 좌우된다.

같은 연대 자료도 통계 처리를 달리하면 펄스처럼 보일 수 있고, 비교적 연속적으로 보일 수도 있다. 따라서 2019년의 충돌을 “나중에 한쪽의 측정이 틀렸음이 밝혀졌다”로 간단히 정리할 수는 없다.

2025~2026년의 연구는 큰 틀에서의 의견 차이를 줄였다. 천문 주기와 해양 기록을 대조한 결과는 경계 약 30여만 년 전부터 이미 황이 풍부한 분출 단계가 있었다는 해석을 한층 뒷받침했다.

새로운 시공간 부피 복원도 상당한 비율의 화산활동이 경계 뒤까지 이어졌음을 지지한다. 고지자기는 주요 단계를 70만~80만 년으로 좁혔다. 하지만 “충돌 전에 나온 부피가 약 절반인가, 약 4분의 1인가”, “충돌 뒤 분출률에 정말 불연속적인 도약이 있었는가”를 놓고는 2026년에도 여러 방법이 하나의 비율로 수렴하지 못했다.

데칸은 기체를 얼마나 내놓았을까. 이 숫자는 하나만 말하지 않는 편이 좋다. 이산화탄소 총량의 추정치는 적어도 열 배 이상의 범위에 걸쳐 있다. 넓게 잡은 모형 범위로는 수조 톤에서 수십조 톤에 해당한다. 깊은 곳의 마그마 탈기와 관입체까지 계산하면 더 커질 수도 있다.

2021년 감람석의 용융 포유물 연구는 초기 데칸 마그마의 이산화탄소 함량에 직접적인 제약을 주었다. 그런데 현존 용암 부피로 단순 계산한 탈기량만으로는 후기 마스트리흐트절의 전체 온도 상승을 설명하기에 부족할 수 있었다. 이는 분출 전, 깊은 곳에서 마그마가 이동하는 동안 이미 많은 이산화탄소가 빠져나갔을 가능성을 시사한다.

여기에는 범하기 쉬운 비교의 오류가 있다. 충돌이 내놓은 수천억 톤의 이산화탄소는 수시간에서 수일에 걸쳐 방출되었다. 데칸의 누적 총량은 그보다 훨씬 클 수 있지만, 수십만 년에서 100만 년에 걸쳐 나뉘어 나왔다.

기후 영향은 총량뿐 아니라 방출 속도와 탄소 순환의 반응에도 달려 있다. 느린 유입은 해양과 규산염 풍화가 일부 흡수하고, 매우 큰 유량의 펄스는 급격한 변화를 일으킬 수 있다. 따라서 ‘데칸이 배출한 이산화탄소 총량이 훨씬 많다’가 사실이어도 단기 강제력이 충돌보다 강했다는 결론은 나오지 않는다.

황도 마찬가지다. 용융 포유물을 바탕으로 한 추산에 따르면 전형적인 데칸 현무암은 1세제곱킬로미터가 분출할 때마다 이산화황 약 350만 톤을 내놓는다. 황이 풍부한 시나리오에서는 500만 톤 이상에 이를 수 있다.

경계 이전의 용암 중 황이 특히 풍부한 일부는 원래의 황 함량이 경계 이후의 여러 용암보다 뚜렷하게 높다. 누적 총량은 엄청날 수 있지만, 에어로졸의 수명은 몇 년 규모에 불과하다. 그러므로 냉각을 정말 결정하는 것은 “몇 세제곱킬로미터가 몇 년에서 수십 년 사이에 분출했는가, 황이 얼마나 성층권에 도달했는가”다. 그런데 이 둘이야말로 범람 현무암의 보존 기록에서 가장 복원하기 어려운 양이다.

유용한 대비는 한 번의 거대한 충돌 펄스와 수십만 년에 걸쳐 반복된 화산 펄스다. 총량을 비교할 수는 있지만, 방출 시간과 기체의 이후 경로를 빼고 총량만으로 기후 영향을 비교할 수는 없다.

마지막으로 경계 이전의 환경 교란을 보자. “데칸은 영향을 주었다”는 가장 단단한 자료다. 여러 해양 산소 동위원소 기록은 후기 마스트리흐트절의 온난화를 보여준다. 경계 약 15만~30만 년 전에 시작되거나 정점에 이르렀으며, 전 지구 또는 심해의 온도 상승은 섭씨 2.5~5도로 추정된다. 이후 경계로 다가가는 동안에는 다시 냉각하는 구간이 있었다.

이 시기는 데칸 주요 분출의 초반과 겹친다. 이 상관관계는 비교적 단단하다. 다만 온도 상승 전체를 데칸의 어느 용암류군 탓으로 얼마나 돌릴지는 연대 척도와 이산화탄소 방출률의 불확실성에 제약받는다.

수은 이상은 화산활동의 대리지표로 자주 쓰인다. 현대의 대형 화산이 실제로 많은 수은을 내놓기 때문이다. 후기 마스트리흐트절의 여러 해양 단면에서도 수은 이상이 보고되었고, 일부 수은 피크는 온난기와 시기가 같다. 하지만 수은은 속성작용, 산화·환원 상태의 변화, 점토 함량 변화, 풍화 과정에서 이동할 수 있다. “수은 이상이 존재한다”와 “수은 피크 하나하나가 데칸 분화 한 번이다” 사이에는 몇 단계가 놓여 있다.

5 두 장의 인과도

양쪽의 시간 관계를 한데 놓으면, 가장 단단한 선후 구조는 이렇다. 데칸이 먼저 시작되었고, 데칸의 주요 분출기 안에서 충돌이 일어났으며, 충돌 뒤에도 데칸은 계속되었다.

고정밀 방사성 연대, 고지자기, 해양 기후 기록은 모두 “데칸이 충돌 뒤에야 갑자기 무에서 시작되었다”는 설명을 지지하지 않는다. 주요 분출은 충돌보다 적어도 수십만 년 앞섰고, 경계 이후에도 수십만 년 이어졌다. 이 선후 구조 위에는 서로 다른 두 장의 인과도를 그릴 수 있다.

첫 번째 그림에는 독립된 화살표 두 개가 있다. 데칸 화산활동이 환경 스트레스로 향하고, 칙술루브가 환경 스트레스로 향한다. 둘은 시간상 겹치지만 서로 무관하다.

두 번째 그림에는 화살표가 하나 더 있다. 칙술루브가 데칸의 상태 변화로 향하고, 데칸의 상태 변화가 추가적인 화산 강제력으로 향한다. 이와 함께 충돌의 직접적인 기후 효과도 그대로 남는다.

두 번째 그림은 근거 없이 나온 것이 아니다. 2015년, 칙술루브가 만들어낸 전 지구적 강진파가 인도를 지나갈 때 이미 임계 상태에 있는 마그마계의 균열 투과성, 마그마의 기포화, 암맥을 통한 이동을 바꿀 수 있다는 제안이 나왔다. 이 주장이 어떤 형태인지 주의하자. 없던 화산 지대를 만들어낸다는 것이 아니다. 이미 활동 중인 계를 한 분출 상태에서 다른 분출 상태로 전환한다는 것이다.

물리적으로 가능할까. 수치 추산에 따르면 칙술루브의 지진파가 데칸에 도착했을 때도 동적 에너지 밀도는 세제곱미터당 0.1~1줄 규모였을 수 있다. 현대의 화산과 지열계에서는 먼 곳의 큰 지진이 미소지진, 투과성 변화, 소규모 분화를 일으킨 사례가 실제로 관찰되었다. 그러므로 “멀리서 온 강진이 임계 상태의 마그마계를 교란한다”는 것은 물리 법칙에 어긋나지 않는다.

그러나 수십에서 수백 세제곱킬로미터 규모의 현대 마그마계에서 100만 세제곱킬로미터 규모의 범람 현무암 지대로 외삽하려면 규모의 간극이 너무 크다. 물리적으로 가능하다는 것과 역사 속에서 일어났다는 것은 다르다.

두 번째 그림을 지지하는 증거는 주로 분출률이다. 한 종합 연구는 충돌 뒤 용암 유량이 두세 배 높아졌다고 판단한 바 있다. 아르곤-아르곤 연구진이 주요 용암 부피의 약 4분의 3을 경계 뒤에 놓은 것도 방향상 이와 맞는다. 2018년에는 전 지구 해저 중력 이상을 분석해, 경계 부근에 중앙해령의 마그마 활동이 증가했다는 제안도 나왔다. 같은 지진파들이 전 세계의 감압 용융계에서 추가 마그마를 만들어낸 또 하나의 사례일 수 있다는 것이다.

문제는 두 곳에 있다. 첫째, 우라늄-납 연구진은 같은 분출률 역사를 복원하지 못했다. 둘째, 중앙해령 증거의 해상도는 충돌의 순간적인 시간 규모보다 훨씬 거칠다. 해양지각의 연대, 퇴적물 피복, 확장 속도, 중력 이상으로부터 용암 부피를 역산하는 과정이 모두 그렇다.

가장 치명적인 것은 시간 정밀도 자체다. 데칸 마그마계가 충돌 뒤 5만 년 안에 상태를 바꾸었다는 주장이 있다. 꽤 가까운 듯 들린다.

하지만 서로 다른 연대 척도, 용암류군의 부피, 휴지기 모형이 지닌 불확실성 자체가 수만 년 규모다. “상태 변화가 충돌 후 0~5만 년 사이에 일어났다”는 결론은 그 결론 자체의 오차와 같은 규모에 놓여 있다. 이런 숫자로 인과의 방향을 정할 수는 없다. 자주 빠뜨리는 또 한 가지도 분명히 해야 한다. “그저 우연이다”는 실제로 성립하는 귀무가설이다.

충돌이 주원인이라고 주장하는 문헌에, 충돌이 데칸을 촉발했다는 가정은 필요하지 않다. 데칸은 인도판과 맨틀의 과정에 따라 독립적으로 시작되어 이어졌을 수 있다. 칙술루브는 약 100만 년짜리 이 화산활동 구간 안에 우연히 떨어졌을 뿐일 수 있다.

2010년의 다수 저자 종합 논문과 2020년 이후의 기후·생태 모형이 여전히 충돌을 주원인으로 도출할 수 있는 까닭도 바로 여기에 있다. 이들은 “화산활동이 진행 중이다”를 배경 강제력으로 놓고, 멸종의 날카로운 시점을 충돌층에 대응시킨다. 논리적으로 이것은 “두 과정의 결합은 필수가 아니다”라는 뜻이다. 그렇다면 “시간상 이토록 가깝다”는 것 자체는 증거가 될까.

어떻게 묻느냐에 달렸다. 데칸의 주요 단계가 70만~100만 년 이어졌고 칙술루브가 그 안에 일어났다면, “둘이 겹쳤다”는 것이 통계적으로 얼마나 놀라운지는 하나의 거대 화성암 지대 사건을 어떤 시간 구간으로 정의하느냐에 전적으로 달려 있다.

거꾸로 충돌 뒤 수만 년 안에 분출 유량이 변했다고 하자. 그것을 촉발의 증거로 알아보려면, 그 변화가 화산계의 자발적 변동을 넘어섰음을 보여야 하고, 여러 독립된 시계가 모두 그 변화를 충돌 뒤에 놓아야 한다. 두 번째 조건은 아직 충족되지 않았다. 여기까지 왔으니 세 입장을 나란히 놓고, 각각의 가장 강한 형태를 살펴볼 수 있다.

첫째는 충돌이 주원인이라는 입장이다. 가장 강한 형태에서는 어떤 결합도 필요하지 않다. 전 지구 분출물층, 충돌구 내부의 이리듐층, 멸종층은 현재의 해상도 안에서 동시적이다. 반면 데칸은 오래 지속되었고 멸종 전후에 걸쳐 있었지만, 모든 대규모 분출 단계마다 같은 수준의 생물 멸종이 따르지는 않았다. 2010년의 종합 논문은 바로 이런 방식으로 논의를 구성했다.

둘째는 데칸이 주원인이라는 입장이다. 가장 강한 형태에서도 충돌의 존재를 부정할 필요는 없다. 후기 마스트리흐트절의 온난화는 실증되어 있고, 수은 이상도 실증되어 있으며, 경계 이전의 높은 유량 분출 펄스 역시 우라늄-납 연대 모형에서는 실증되어 있다. 이 입장은 화산이 만든 환경 스트레스가 충돌 이전에 이미 계를 임계값 너머로 밀어놓았다고 주장한다.

이쪽이 지적하는 또 한 가지도 사실이다. 근거리 지층은 아주 복잡하다. 멕시코만의 일부 단면에는 구상 입자층이 여러 개 있다. 쓰나미, 침식, 재이동이 끼어들기 때문에 “구상 입자가 풍부한 층을 모두 하나의 순간으로 취급하는 것”은 안전하지 않다.

이 경고는 타당하다. 다만 주된 멸종 전체를 충돌 이전으로 앞당기는 강한 형태의 주장은 2013년의 고정밀 연대와 2021년 충돌구 내부 이리듐층 발견 이후 크게 약해졌다.

셋째는 공동 작용이라는 입장인데, 그 안에서도 차이가 크다. 어떤 설명은 데칸이 먼저 장기 온난화, 산성화, 생태적 스트레스를 만들었고 충돌은 마지막의 극단적으로 짧은 펄스를 가했다고 본다.

어떤 설명은 충돌이 먼저 주된 멸종을 일으킨 뒤, 데칸을 촉발해 후속 스트레스를 키웠다고 본다. 남극 등의 지역에서 생물 위기 펄스를 둘 이상 찾아내고, 각각을 화산 온난화와 경계 충돌에 대응시키려는 연구도 있다. 이들의 공통점은 다른 과정의 환경 효과를 영으로 취급하지 않는다는 것이다.

6 판정에는 무엇이 필요하며 여기에는 무엇이 빠져 있는가

앞선 절들은 자료를 펼쳐놓는 과정이었다. 이 절에서 물으려는 것은 방법의 문제다. 인과를 분리하려면 어떤 증거가 필요할까. 네 종류가 있다. 여기에서 각각 무엇을 할 수 있는지 하나씩 보자.

첫째는 겹치지 않는 시간 구간이다. 가장 이상적인 경우는 멸종이 원인 갑의 유효한 작용 구간 안에서 일어났고, 원인 을은 아직 시작되지 않았거나 이미 끝난 것이다. 그렇다면 시간 자체가 둘을 갈라줄 수 있다.

백악기 말은 이 조건을 충족하지 않는다. 칙술루브와 멸종층은 극도로 가깝지만, 데칸 화산활동과 후기 마스트리흐트절의 환경 교란도 이미 시작된 상태였다. 그러므로 이 경우 시간 정밀도가 무엇을 할 수 있고 무엇을 할 수 없는지 나누어 말해야 한다.

시간 정밀도는 “칙술루브는 경계보다 수십만 년 앞섰으므로 주된 멸종과 무관하다”는 강한 주장을 반박하기에 충분하다. 충돌 유리의 절대연대, 전 지구 분출물층, 충돌구 내부 이리듐층이 모두 충돌을 경계에 바짝 붙여놓기 때문이다. “데칸 활동은 전부 충돌 뒤에 일어났다”를 반박하기에도 충분하다. 많은 용암과 후기 마스트리흐트절 온난화가 분명히 충돌보다 앞선다.

날짜만으로 “죽음의 70퍼센트는 충돌, 30퍼센트는 화산”이라고 답할 수는 없다. 화산의 영향이 충돌 이전의 배경과 겹치기 때문이다. 시간을 정밀하게 알면 일부 시나리오를 배제할 수 있지만, 그것이 곧 원인별 기여율이 되지는 않는다. 기여를 추정하려면 작동 원리, 노출 정도, 생태적 반응을 함께 다루고 그 가정을 검증해야 한다. 시나리오를 배제하는 일과 인과적 비중을 매기는 일은 다르다.

둘째는 선택성의 양상이다. 기작이 다르면 죽을 생물의 목록도 달리 예측하므로, 이것은 “동시에 일어났다”보다 인과 검증에 더 가깝다.

짧고 강렬한 어둠과 추위라면, 살아 있는 생물의 광합성 1차 생산에 직접 의존하고, 오래 굶지 못하며, 씨앗이나 유기 쇄설물 같은 대체 먹이가 없고, 먹이 요구량이 큰 생물을 특히 심하게 타격해야 한다. 장기 온난화와 만성적인 이산화탄소 강제력이라면 내열성, 위도, 서식지 온도, 대사, 해양의 산소 고갈, 산성화 민감성과 관련된 양상이 더 두드러져야 한다.

실제 목록은 어떨까. 광합성 먹이사슬에 의존하는 해양 플랑크톤, 암모나이트, 육상의 대형 먹이망은 큰 타격을 입었다. 담수의 유기 쇄설물 먹이망, 많은 거북과 자라, 악어형류, 양서류는 상대적으로 충격을 덜 받았다. 이는 갑작스러운 빛의 붕괴와 잘 맞는다.

하지만 산성화 역시 해양의 석회화 생물을 선택적으로 타격한다. 화산성 황 펄스도 단기 냉각을 일으킬 수 있고, 데칸의 이산화탄소도 기후와 산성화 스트레스를 만들 수 있다. “선택성이 충돌 겨울과 맞는다”와 “충돌 겨울만이 그 선택성을 만들 수 있다”는 같은 말이 아니다.

셋째는 공간적 양상이다. 이론상 칙술루브의 기계적 파괴, 열 펄스, 쓰나미는 충돌구에서 멀어질수록 뚜렷하게 약해져야 한다. 반면 성층권의 먼지와 에어로졸은 전 지구로 퍼진다. 데칸의 기후 강제력도 전 지구에 미칠 수 있지만, 장기 온난화에는 보통 위도, 육지와 바다, 해양 깊이에 따른 차이가 있다.

그러므로 이론상 이런 질문을 던질 수 있다. 멸종은 멕시코만에서 먼 곳으로 퍼져 나갔는가. 고위도는 충격을 덜 받았는가. 심해 저서생물과 표층 부유생물의 변화는 동시적이었는가.

현실의 문제는 대다수 화석 단면의 연대 오차가 충격파, 쓰나미, 심지어 충돌 겨울이 퍼져가는 시간보다 훨씬 크다는 것이다. 멕시코만 일대의 엄청나게 두꺼운 분출물과 쓰나미 퇴적층은 먼 곳보다 분명 훨씬 강한 흔적이다. 이것은 충돌의 공간적 지문이다. 그러나 질문이 “남극의 어느 분류군은 북아메리카보다 2,000년 늦게 멸종했는가, 아니면 동시에 멸종했는가”로 바뀌면, 대부분 단면의 대비 오차가 이미 재려는 차이를 넘어선다.

넷째는 생태 반응의 순서다. 충돌 겨울의 이상적인 순서는 이렇다. 광합성 1차 생산자가 빠르게 무너지고, 뒤이어 초식자와 여과섭식자가 줄며, 그다음 높은 영양단계의 소비자가 줄어든다. 육지에서는 숲이 무너지고 포자식물의 “양치식물 피크”가 나타나며, 물속에서는 유기 쇄설물 먹이사슬이 상대적으로 이어진다.

해양의 부유성 유공충, 석회질 초미소생물, 육상의 화분 기록은 실제로 경계에서 1차 생산 체계가 재편되었음을 뒷받침한다. 하지만 퇴적물 혼합과 화석 기록의 시간 평균화 때문에, 대개는 “같은 사건층의 앞과 뒤”를 구별하는 데 그친다. 생산자와 소비자 사이의 몇 년짜리 시차를 안정적으로 가려내지는 못한다. 네 종류를 살펴보고 나면 판정할 수 있는 것과 없는 것의 경계를 아주 구체적으로 그을 수 있다.

높은 확신으로 판단할 수 있는 것은 네 가지다. 칙술루브 충돌이 있었다. 현재의 해상도에서 그 충돌은 전 지구 경계층 및 주된 멸종과 동시적이다. 데칸은 충돌 전에 이미 시작되었고 뒤에도 계속되었다. 후기 마스트리흐트절에는 충돌 이전에 이미 뚜렷한 기후 교란이 있었다.

같은 정도의 확신으로 판단할 수 없는 것도 네 가지다. 데칸이 없었어도 충돌은 같은 규모의 멸종을 일으켰을까. 충돌이 없었어도 데칸은 같은 시점에 대멸종을 일으켰을까. 충돌이 데칸 활동의 후반부를 촉발했을까. 두 과정은 인과적 가중치를 각각 얼마나 차지할까.

앞의 네 가지는 관측이 부과하는 제약이고, 뒤의 네 가지는 반사실적 질문이다. 이 구분이 이번 글의 핵심이며, 8절에서 다시 돌아올 것이다. 덧붙여 “판정할 수 없다”는 말 자체의 두 뜻도 갈라놓자. 자주 남용되는 표현이기 때문이다.

“판정할 수 없다”가 “주된 멸종이 어느 사건에 더 가깝게 붙어 있는지조차 전혀 모른다”는 뜻이라면, 그것은 현재의 주류 입장을 나타내지 않는다. 전 지구 충돌층과 멸종의 동시성은 연대를 잰 데칸의 어떤 개별 용암류군과 멸종의 동시성보다도 뚜렷하다. 충돌이 주원인이라는 설명은 현재 상대적으로 우세한 종합적 입장이다. 저자 41명이 참여한 2010년 종합 논문과 2020년 이후 여러 해양 기후 및 생태적 지위 모형이 모두 이 방향을 가리킨다.

“판정할 수 없다”가 충돌과 화산에 믿을 만한 정량적 가중치를 배분할 수 없고, 데칸이 충돌에 촉발되었는지 판단할 수 없으며, 다른 사건이 없었다면 멸종이 얼마나 약해졌을지 알 수 없다는 뜻이라면, 그것은 상당히 폭넓게 공유되는 방법론적 입장이다.

이 글은 두 번째 뜻으로 쓴다.

7 경계에 이르기 전부터 이미 내리막이었을까

이 논쟁 곁에는 줄곧 하나의 질문이 매달려 있었다. 비조류 공룡은 경계 이전부터 이미 쇠퇴하고 있었을까.

중요한 질문이다. 답이 “그렇다”라면 충돌은 유일한 원인이라기보다 마지막 일격에 더 가까워진다. 하지만 어떤 자료를 보기 전에 먼저 알아야 할 함정이 있다. 그렇지 않으면 자료에 속는다.

100종이 같은 날 모조리 죽었다고 상상해보자. 같은 날이다. 조금의 선후도 없다. 6,600만 년이 지나 우리가 그들의 화석을 캐러 가면 무엇을 발굴하게 될까. “점진적인 쇠퇴”처럼 보이는 곡선을 발굴하게 된다.

이유는 간단하다. 흔한 종은 화석을 많이 남기므로 마지막 화석이 그날에 아주 가깝다. 드문 종은 화석을 적게 남기므로 마지막 화석이 그날보다 10여만 년 앞설 수도 있다. 100종의 “마지막 출현”을 지층 높이에 따라 쌓으면 위로 갈수록 성겨지는 계단이 자연스럽게 생긴다. 실제로는 모두 같은 날 죽었는데도 그렇다.

진짜로 순간적인 멸종도 화석 기록 안에서는 스스로 쇠퇴 곡선을 만들어낸다. 11편의 그 도구가 여기서는 이런 모습으로 나타난다.

규모를 넣어보면 더 선명하다. 어떤 종이 마지막 단계에서 평균 100만 년당 식별 가능한 출현을 20번만 남겼다면, 순간 멸종 이후 그 종의 마지막 출현에 대한 95퍼센트 구간은 아래로 약 15만 년까지 펼쳐질 수 있다. 100만 년당 50번이면 약 6만 년, 100번이면 약 3만 년이다. 이는 표본 추출이 대체로 독립적이고 비율이 일정하다는 포아송 모형의 계산이지, 모든 공룡에 공통인 신뢰 구간은 아니다.

따라서 “마지막 공룡 화석이 경계보다 10여만 년 아래에서 나온다”는 문장은, 홀로 놓고 보면 아무것도 말해주지 않는다.

바로 이것이 공룡의 문제가 특히 어려운 이유다. 해양 부유성 미화석은 “1,000년”과 “10만 년”에 걸친 멸종 양상을 가려낼 수 있지만, 육상의 대형 공룡 화석은 그렇지 못하다.

심해와 대륙붕의 탄산염은 연속적으로 쌓일 수 있다. 퇴적물 1그램마다 미화석 개체가 아주 많고, 자기층서, 탄소 동위원소, 충돌층을 이용해 대양을 건너 대비할 수도 있다. 반면 육지의 하천 퇴적물에는 침식, 유로 이동, 짧은 퇴적 공백이 있다. 대형 척추동물은 원래부터 드물며, 화석 산지 하나가 상당히 긴 시간의 평균을 대표하는 일도 많다.

그런데 하필 모두가 가장 묻고 싶어 하는 것이 공룡이다. 이 점을 알고 나서 자료를 보자.

2016년에는 시간 보정된 공룡 계통수와 출생-사멸 모형으로 종분화율과 멸종률을 추정한 연구가 나왔다. 여러 주요 공룡 계통에서 백악기 마지막 수천만 년 동안 멸종률이 차츰 종분화율을 앞질렀고, 전반적 쇠퇴는 경계보다 2,000여만 년 전까지 거슬러 올라갈 수 있다는 결과였다.

2020년, 다른 연구진은 같은 종류의 계통수에서 진화 속도를 다시 분석했다. 앞선 결과가 계통수의 위상, 가지 길이, 시간 보정, 모형 선택에 얼마나 민감한지를 집중적으로 검토했다. 결론은 경계 이전에 공룡 전체의 다양화율이 지속적으로 떨어졌다고 할 만한 견고한 증거가 없다는 것이었다.

2021년에는 전 세계 약 1,600건의 화석 출현 기록을 모은 연구가 나왔다. 비교적 잘 보존된 공룡 6개 과, 247종을 대상으로 베이즈 화석 출생-사멸 모형을 사용해 보존률, 종분화율, 멸종률을 직접 추정했다. 결과는 약 7,600만 년 전 이후 멸종률이 종분화율을 넘어섰다는 것이었다. 초식류가 먼저였고 육식류는 조금 늦었다.

방법은 셋, 답도 셋. 서로 맞지 않는다.

그런데 이 세 차례의 엇갈림은 모두 앞서 본 함정에서 벗어나지 못했다. 자료는 여전히 로라시아, 특히 북아메리카에 치우쳐 있다. 어느 지역에서 화석을 품은 암석이 얼마나 노출될 수 있는지가 곧바로 “전 지구 다양화율”의 대리지표가 된다. 고기후와 서식지 적합성 모형을 이용한 연구에서는 북아메리카 마스트리흐트절의 낮은 종 수가, 노출될 수 있는 화석 함유 암석의 감소만으로도 생길 수 있음을 보였다. 실제 생태적 다양성이 같은 폭으로 떨어졌다고 가정할 필요가 없었다.

표본 채집의 무게를 특히 잘 보여주는 사례가 두 가지 있다.

익룡은 과거에 백악기 최말기까지 확인된 과가 몇 안 되어 “이미 오래전부터 쇠퇴했다”는 인상을 주기 쉬웠다. 그러나 2018년 모로코의 후기 마스트리흐트절 자료는 마지막 약 100만 년의 익룡을 적어도 3개 과, 7종으로 늘려놓았다. 몸집과 생태적 기능의 범위도 넓었다. 희박화 분석과 표본추출 분석은 더 이른 시기에서 마스트리흐트절로 오면서 다양성이 뚜렷이 줄었다는 주장을 지지하지 않았다.

표본을 더하자, “점차 사라져가던 과”들이 다시 경계 가까이까지 뻗어왔다. 암모나이트 쪽에서는 나머지 절반을 보여준다. 1996년에는 서유럽 테티스해의 백악기 최말기 외대륙붕 대형 화석을 대상으로 마지막 출현의 신뢰구간을 분석한 연구가 나왔다. 결과는 네 부류로 나뉘었다. 경계 부근에는 한 차례의 주요한 급작스러운 멸종이 있었다.

경계보다 조금 앞선 해퇴는 최대 약 9종의 암모나이트가 사라지거나 풍부도가 달라진 것과 관련되었을 수 있다. 별도로 약 6종은 백악기 말의 배경 멸종 양상을 보였다. 그리고 이노케라무스과 이매패류의 대부분은 경계 훨씬 전부터 점진적으로 사라져 있었다.

이노케라무스과 이매패류의 사례는 특히 중요하다. 진짜 점진적 변화를 보여주는 대조군이기 때문이다. 같은 통계 방법이 같은 지층 안에서 어떤 분류군은 경계의 펄스로, 다른 분류군은 실제로 경계 전에 일어난 손실로 판정했다. 이 방법이 “어떤 기록을 넣든 갑작스러운 멸종을 증명하는 방법”은 아니라는 뜻이다.

부유성 유공충은 세 번째 모양을 보여준다. 퇴적률이 높은 연속 해성 단면에서는 특화되고 형태가 복잡한 후기 마스트리흐트절 부유성 유공충 다수가 경계 바로 가까이까지 나타나다가, 이리듐이 풍부한 층 부근에서 대규모 종 손실을 겪는다. 반면 몸집이 크거나 생태적으로 특화된 일부 종은 그보다 앞선 기후 변동 속에서 이미 줄어들었다.

그러므로 해양 쪽의 답은 “경계에서의 급변에, 경계 이전부터 있던 생태적 군집 변화가 더해졌다”다. 수십만 년에 걸친 고른 점진적 멸종이 아니다.

육지에서 결론에 가장 가까이 다가간 단서 하나는 영양망에서 나온다. 2022년, 북아메리카 서부의 척추동물 출현 기록 약 1,600건, 470여 개 속을 바탕으로 영양망을 만든 연구가 있었다. 백악기 최말기에는 대형 초식 공룡이 영양망에 미치는 영향이 줄고, 중형 초식 공룡과 잡식 공룡의 중요성이 커지고 있었다. 하지만 대형 초식 공룡 자신의 실현 생태적 지위에는 그에 상응하는 불안정성이 나타나지 않았다.

군집 구조가 재편된다고 해서 계 전체가 붕괴를 향해 가는 것은 아니다. 상승과 하강의 이분법으로는 여기서 충분하지 않다.

그러면 지금 이 질문에 어디까지 답할 수 있을까. “일부 계통과 일부 지역에서 재편이나 감소가 있었다”는 말에는 상당한 자료가 있다. “모든 비조류 공룡이 6,600만 년 전에 이미 돌이킬 수 없이 소멸을 향해 가고 있었다”는 말에는 그만한 증거가 없다.

8 잔여항은 반사실 속에 있다

이 글의 두 주인공은 모두 실재한다. 충돌은 실제로 있었다. 구덩이가 있고, 분출물이 있고, 이리듐층이 있고, 충돌구 안의 이리듐층도 있다. 데칸도 실제로 있다. 50만 제곱킬로미터의 현무암이 있고, 경계 이전의 온난화가 있고, 경계 앞뒤의 용암이 모두 있다.

둘은 시간상 겹쳤고, 기작상으로도 모두 환경 스트레스를 일으키기에 충분했다. 그러나 멸종은 한 번만 일어났다. 6절에서 나눈 두 칸이 이 글의 결론 전부다. 네 가지 관측 제약과 네 가지 반사실적 질문.

관측 제약의 칸은 단면이 늘고 연대측정이 나아지고 모형이 정교해지면서 계속 좁혀갈 수 있다. 이 칸의 역사가 바로 지난 40여 년의 역사다. 이리듐 이상 하나에서 수백 곳의 경계 단면으로, 자기 이상 하나에서 봉우리 고리의 시추 코어로, “6,500만 년”에서 “약 6,604만 년”으로 왔다. 실제로 범위는 좁아지고 있다. 아주 훌륭하게 좁아지고 있다.

반사실의 칸도 새 증거로 좁힐 수 있다. 다만 좁히는 방식이 다르다.

‘데칸이 없었다면 충돌만으로 같은 규모의 멸종이 일어났을까? 충돌이 없었다면 데칸만으로 같은 시점에 대멸종이 일어났을까?’ 둘 중 하나를 뺀 지구사를 옆에 놓고 직접 비교할 수는 없다. 지질 기록에는 실제로 일어난 역사 하나만 있다. 그래도 작동 원리와 모형, 다른 사건과의 비교를 통해 대안적 경로를 제약할 수 있다. 여기서 여항의 목록에 더할 것은 가정에 의존하며 지구사를 직접 다시 돌려 검증할 수 없는 추론의 부분이다. 여항은 반사실 속에 있다.

그 위치도 적어두자. 이 시리즈의 잔여항 목록에서 열한 번째 종류다. 앞의 열 가지는 각각 증거 바깥, 좌표축, 칸의 모양, 체, 순서, 설명 자체, 존재하지 않는 자, 단위가 없는 양, 서로 환원할 수 없는 두 서술 사이, 그리고 측정할 수 없던 것을 측정할 수 있게 만드는 그 행위 안에 놓였다. 열한 번째는 반사실 속에 놓인다.

이것은 17편의 종류와 대조를 이루므로 둘을 나란히 보아야 한다. 17편의 잔여항은 능력과 함께 자라났다. 색을 측정할 수 있게 된 뒤에야 속성작용으로 얼마나 수축했는가, 어느 분류군에서 대응 관계가 성립하지 않는가를 처음 물을 수 있었다. 능력이 커질수록 그런 잔여항은 더 구체적이 되었다.

더 많은 단면과 더 정확한 연대, 더 정교한 기후 모형이 두 번째 실제 지구사를 만들어 주지는 않는다. 그러나 일부 반사실적 시나리오를 배제하고 다른 것들의 범위를 좁힐 수는 있다. 지구사를 직접 재생할 수 없다는 것은 원리적 한계지만, 대안적 역사를 얼마나 좁힐 수 있는지는 방법의 발전에 따라 달라진다. 둘을 혼동하면 ‘재생할 수 없다’가 ‘더는 알아낼 수 없다’로 바뀐다.

여기에는 규칙으로 삼을 만한 것이 하나 더 있다. 이번 글의 구체적인 내용보다 오래 쓸 수 있는 규칙이다.

후보 원인들의 작용 기간이 겹치면, 더 높은 시간 해상도는 설명을 배제하는 데 도움이 되면서도 영향의 몫을 나누기에는 부족할 수 있다. 백악기 말이 그 예다. 40여 년의 연대 측정 개선으로도 모형과 무관하게 통용되는 ‘충돌 몇 퍼센트, 화산 몇 퍼센트’는 얻지 못했다. 모형으로 추정할 수 없다는 뜻이 아니라 숫자에 가정을 함께 밝혀야 한다는 뜻이다.

선택성의 칸도 다시 보자. 이 글에서 가장 잘못 쓰기 쉬운 부분이기 때문이다. 죽음의 목록에는 구조가 있다. 제비뽑기가 아니다. 1995년 백악기 말 해양 이매패류를 정량 분석한 연구는 지리적 분포가 넓은 속이 분포가 좁은 속보다 유의하게 덜 멸종했음을 밝혔다. 여러 지역을 가로지른 정량적 결과다. 대재앙도 평범한 멸종 위험의 법칙 일부는 따른다는 뜻이다.

하지만 같은 목록 안에서, 널리 분포했던 암모나이트는 모두 멸종했다. 후기 마스트리흐트절 해양의 최상위 포식자 모사사우루스류도 모두 멸종했다. 백악기 최말기에도 적어도 3개 과가 남아 있던 익룡도 모두 멸종했다. 북아메리카 육상 생태계에서 우세했던 대형 척추동물도 모두 멸종했다. 백악기의 중요한 비행 조류 계통인 에난티오르니스류도 모두 멸종했다. “재앙 전에 흔했다”는 것은 순간적인 전 지구 교란을 건너갈 충분조건이 아니다.

반면 경계를 건넌 생물들이 있다. 담수의 거북과 자라, 반수생 악어형류, 개구리와 도롱뇽, 몸집이 작은 잡식성·식충성 포유류, 몇몇 조류 계통, 유기 쇄설물 먹이사슬의 물고기, 양치식물, 휴면 전파체를 가진 식물. 여기서는 이 시리즈가 지켜온 원칙에 따라 분명하게 써야 한다.

그들은 “더 우수한” 생물도, “가장 잘 적응한” 생물도 아니었다. 짧은 어둠, 먹이 부족, 화재나 산성화가 겹치는 상황에서 완충 역할을 하는 생활사 특성을 우연히 지니고 있었을 뿐이다. 그리고 그 특성들이 재앙 이전에도 어떤 생태적 우위를 반드시 주었던 것은 아니다.

낮은 대사율, 오래 굶을 수 있는 능력, 그날그날의 살아 있는 생산물 대신 이미 쌓여 있는 유기 쇄설물을 이용하는 능력. 햇빛이 정상적으로 비치는 세계에서는 대단할 것도 없는 재주다.

이번 글에서는 판정할 층위 전환이 없다. 경계 전후에 선택의 단위가 달라지지 않았다. 그런 종류의 문제가 아니다. 여기서 보여주는 것은 다른 것이다. 인과의 문제를 끝까지 캐물었을 때, 끝내 없앨 수 없는 채로 남는 부분이 어떤 모습인가.

관측 제약의 칸 옆에 반사실의 칸이 놓인다. 둘 다 나아질 수 있다. 다만 뒤의 칸은 그 한 걸음이 어떤 가정 아래 가능했는지 늘 밝혀야 한다.

그 얇은 점토층은 여전히 거기 있다. 우리에게 하루를 남겼을 뿐, 모든 “만약”의 답까지 써 놓지는 않았다.