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우리가 누구인가에 대한 과학적인 답을 찾아가는 특별한 시간!!
지구가 언제 어떻게 생겨났는지,
생명체가 어떻게 존재하게 되었는지,
인류가 언제 어떻게 나타나 발전해 왔는지를 알아보자!

우리가 누구인가에 대한 답을 찾기 위해서는 근원을 거슬러 올라가봐야 한다. 거기에 생명의 역사가 등장하고 그 생명이 지구 위에 살고 있으므로 지구의 역사도 등장한다. 이 책은 우리의 근원을 밝히기 위해 바로 이러한 지구와 생명의 역사를 다룬다. 그런데 지구와 생명의 과학은 다양한 학설과 이론은 많지만 물리 법칙처럼 아직 명확하지 않은 것이 많아 잘못 다루면 과학이 아닌 주장이 될 수 있고 혼란을 가중할 수도 있다. 이 책은 이러한 문제를 해결하기 위해 오랫동안 고민한 끝에 탄생한 작품이다.
실제 지구와 생명 과학은 다양한 학설, 통일되지 않은 연대 등이 신뢰를 떨어뜨리는 문제가 있는데 이 책에서는 이 모든 것들을 역사의 과정으로 제시하면서 대신 큰 그림으로 결론에 도달할 수 있게 구성하여 과학적 사실을 놓치지 않으면서도 흥미로운 이야기로 이끌었다. 뿐만 아니라 인간의 기원을 캐내는 방법을 우주와 태양계, 지구의 탄생으로부터 시작하여 생명의 탄생, 인간의 탄생으로까지 연대기적으로 구성하여 마치 한편의 장대한 SF소설을 읽는 느낌, 추리소설 기법을 따라가는 느낌을 주어 재미를 더한다. 여기에 관련된 과학 지식들 역시 관련 도표를 이용하여 한눈에 정리할 수 있게 했고 풍부한 그림과 사진자료를 제시하여 어려운 과학을 쉽고 흥미롭게 접근할 수 있도록 하였다.
중·고등학교 과학 교과서를 비롯해서 어린이와 청소년, 성인에 이르기까지 다양한 독자들을 위한 수십 권의 과학 교양서를 집필·번역하고, 과학관에서 대중 강연을 하는 등 과학 대중화에 힘써온 수원대 물리학과 곽영직 명예 교수의 책이다.

책은 지구 탄생에서 인류 등장까지 총 12개의 장으로 이루어져 있으며, 각각의 장은 세 부분으로 구성되어 있다.

- 장 전체의 이해를 돕기 위한 핵심적 내용으로 문제를 제기하면서 호기심을 유발하는 도입
처음 1장에서 ‘지구가 어떻게 만들어졌을까?’로 시작하는 장면부터가 호기심을 유발한다. 우리가 바로 지구에 살고 있기 때문이다. 생명체의 근원을 밝히기 위한 밀러의 실험(2장)에 대한 이면적 이야기는 솔직하게 느껴진다. 드디어 생명의 근원에 접근한 생명체는 모두 세포로 이루어졌다(4장)는 사실의 발견은 드디어 베일을 벗기는 기분이다. 버제스 셰일에서 발견한 화석들(6장)은 생명에 대한 과학적 발견의 시작이다. 석유회사 직원들이 발견한 칙술루브 충돌구(8장)는 생명 대멸종 사건의 원인을 과학적으로 증명한 장면으로 보인다. 이어지는 공룡 화석의 발견(10장), 루시의 이야기(12장)는 생명과 인류의 진화 역사에 대한 호기심을 유발하기에 충분하다.

- 장의 핵심적인 주제를 밝히기 위해 과학적 이론을 토대로 지구와 생명의 역사를 소개하는 본문
본문에서는 각 장의 주제에 대한 과학적 발견 과정들을 과학의 역사와 함께 거시적으로 소개하여 지루하지 않게 과학적 사실에 접근하게 해준다. 예를 들어 2장 ‘생명체의 출현’에서는 생명체가 언제 처음 나타났고 어디에서 어떻게 시작되었는지를 과학 역사 서술 기법으로 소개하면서 각 사실들에 대한 이유를 과학적 논리로 설명해준다. 이러한 과학 역사 이야기를 다룰 때 ‘왜?’ ‘어떻게?’에 대한 충분한 설명과 이해가 중요한데 이 책의 본문은 이에 대해 충실히 다루었다. 6장 캄브리아기 생명 대폭발에서 ‘캄브리아기 생명 대폭발이 있었다는 것을 어떻게 알게 되었을까?’, 8장 생명 대멸종 사건에서 ‘생명 대멸종은 왜 일어났을까?’ 등의 예가 그것이다. 마지막 12장 인류의 등장에서 오스트랄로피테쿠스에서부터 호모사피엔스에 이르는 이야기는 마치 인류의 자서전 이야기에서 마지막 비밀을 푸는 느낌을 던져줘 한 권을 소설을 읽은 느낌마저 준다.

- 산책하듯 가볍게 본문 외적인 지구와 생명의 에피소드를 다룬 ‘지구와 생명의 역사 산책’
지구와 생명의 이야기는 워낙 다양한 학설이 제시되기에 때로는 본문 외적인 이야기도 놓칠 수 없는 경우가 있다. 이에 이 책에서는 가볍게 쉬어갈 수 있는 ‘지구와 생명의 역사 산책’ 코너를 마련하고 있다. 24시간 지구 역사(1장)는 지구의 역사 시간 단위가 워낙 커서 와 닿지 않을 수 있는 약점을 커버하기 위해 우리에게 익숙한 24시간 단위에 맞춰 지구 역사를 펼쳐 쉽게 이해할 수 있도록 했다. 생명체로 보기에 애매한 바이러스(4장)를 다룬 장면은 지금 겪고 있는 코로나19와 관련돼 있어 흥미롭고, 영화 쥐라기 공룡과 관련하여 쥐라기 공원은 가능할까(10장)를 다룬 내용도 영화에서 품은 호기심을 풀어주기에 충분하다. 한편, 5장 움직이는 대륙에서 ‘미래에는 지구의 모습이 어떻게 변할까?’와 8장 생명 대멸종 사건에서 ‘우리는 지금 여섯 번째 대멸종 사건의 한가운데 살고 있는 것일까’를 읽을 때는 나에게 다가오는 이야기 같아 아주 조금 섬뜩한 느낌마저 준다.

지구와 생명의 역사를 정리하는 것보다 더 중요한 일은 없다고 생각했다. 이것은 우리가 누구인가에 대한 대답이 될 것이었다. 내가 신학이나 철학을 공부했다면 다른 방법으로 답을 찾으려 했을 것이다. 그러나 평생 과학을 공부해 온 나로서는 과학에서 이런 것들을 어떻게 설명하고 있는지 정리해 보고 싶었다. 의문에 대한 답을 모두 제공해 주지 못한다는 것을 잘 알고 있지만, 현재까지 인류가 알아낸 지구와 생명의 역사를 정리해 보는 것만으로도 큰 즐거움이 될 것이라고 생각했다.

권홍진(구과학야외학습연구회장, 판곡고등학교 지구과학 교사)
지구가 만들어졌을 때는 생명체가 존재하지 않았다. 어느 순간 생명체가 나타났고, 지금까지 지구와 생명체는 서로 상호작용하고 공진화하며 지내고 있다. 이 책을 읽으면 지구에 살았던 생명체들의 모 습과 그때의 환경을 머릿속으로 상상할 수 있다. 바닷속에서 살던 생물들이 서서히 물 밖으로 나오고, 커다란 자연의 재앙 앞에서 힘없이 멸종하고, 그 기회를 놓치지 않고 또 다른 생명이 번성하는 모습이 다큐멘터리의 한 장면처럼 그려진다.

작가의 말

1장 지구와 달의 형성
지구는 어떻게 만들어졌을까? … 014
태양계는 언제 어떻게 형성되었을까? … 018 층상 구조의 형성 … 022
달은 어떻게 만들어졌을까? … 024 지구 대기는 어떻게 변해 왔을까? … 27
물은 어디서 왔을까? … 030 후기 집중충돌 시대 … 033 지구 역사의 시대 구분 … 035
지구와 생명의 역사 산책: 24시간 지구 역사 … 037

2장 생명체의 출현
밀러의 실험 … 042
생명체는 언제 처음 나타났을까? … 046 생명체는 어디에서 시작되었을까? … 049
생명체는 어떻게 시작되었을까? … 054 진화는 어떻게 일어날까? … 057
지구와 생명의 역사 산책: 현재 지구에는 얼마나 많은 종이 살고 있을까? … 064

3장 대산소 사건과 눈덩이 지구
산소는 어떤 원소일까? … 068
광합성을 하는 생명체의 등장 … 071 호상 철광석의 생성 … 074 오존층의 형성 … 076
얼음으로 뒤덮인 눈덩이 지구 … 078
지구와 생명의 역사 산책: 눈덩이 지구가 있었다는 것을 알아낸 과학자들 … 083

4장 진핵생물과 다세포 생명체 그리고 유성생식
생명체는 모두 세포로 이루어졌다 … 088
진핵생물은 언제 나타났을까? … 092 진핵생물은 어떻게 시작되었을까? … 094
다세포 생물은 어떻게 나타났을까? … 098 유성생식이 왜 무성생식보다 유리할까? … 101
에디아카라 동물의 번성과 멸종 … 106
지구와 생명의 역사 산책: 생명체와 물질의 중간에 있는 바이러스 … 110

5장 움직이는 대륙
대륙이 움직이고 있다고 주장한 과학자들 … 114
베게너의 대륙 이동설 … 117 지각 판은 어떻게 이루어졌을까? … 119
무슨 힘이 지각 판을 움직이고 있을까? … 121
과거에 어떤 초대륙이 만들어졌다가 분리되었을까? … 125
지구와 생명의 역사 산책: 미래에는 지구의 모습이 어떻게 변할까? … 131


6장 캄브리아기 생명 대폭발
버제스 셰일에서 발견한 화석들 … 134
생명체가 갑자기 증가한 고생대 … 137
캄브리아기 생명 대폭발이 있었다는 것은 어떻게 알게 되었을까? … 139
캄브리아기에 어떤 동물들이 나타났을까? … 145
캄브리아기 생명 대폭발은 왜 일어났을까? … 149 척추동물의 등장 … 152
지구와 생명의 역사 산책: 멍게와 미더덕도 척삭동물이다 … 157

7장 육지를 향해
상륙 작전의 선봉장 이끼류 … 162
이끼류와 균류의 육상 진출 … 165 관다발식물의 등장 … 167
동물들의 상륙 작전 … 169 곤충 전성시대 … 175
막으로 싸인 알을 발전시킨 파충류 … 177
지구와 생명의 역사 산책: 지구도 하나의 생명체로 볼 수 있을까? … 181

8장 생명 대멸종 사건
석유회사 직원이 발견한 칙술루브 충돌구 … 186
지구 역사에는 생명 대멸종 사건이 여러 번 있었다 … 190
생명 대멸종은 왜 일어났을까? … 192 오르도비스기 말 생명 대멸종 … 196
페름기 말 생명 대멸종 … 197 공룡이 사라진 백악기 말 생명 대멸종 … 202
데본기 후기 대멸종과 트라이아스기 말 대멸종 … 206
지구와 생명의 역사 산책: 우리는 지금 여섯 번째 대멸종 사건의 한가운데 살고 있는 것일까? … 208

9장 식물들의 생존 전략
생물 분류체계의 기초를 마련한 식물학자 … 212
더 많이 그리고 더 멀리 … 216 포자와 세대교번 … 217 고생대 육지를 뒤덮은 양치식물의 숲 … 221
겉씨식물은 언제 나타났을까? … 223 속씨식물은 동물을 어떻게 이용하고 있을까? … 226
지구와 생명의 역사 산책: 사람에게 가장 중요한 식물은 무엇일까? … 230

10장 공룡 시대
공룡 화석의 발견 … 234
공룡의 전성시대 … 237 가장 덩치가 컸던 용각류 … 241 난폭한 포식자였던 수각류 … 243
가장 먼저 발견된 이구아노돈 … 245 등에 골판을 가지고 있던 검룡류 … 246
트리케라톱스가 속한 각룡류 … 247 박치기 대장 후두류 … 249
갑옷과 꼬리 곤봉으로 무장한 곡룡류 … 249 음지에서 때를 기다리는 포유류 … 251
지구와 생명의 역사 산책: 쥐라기 공원은 가능할까? … 254

11장 포유류 시대
신생대의 주인공은 누구일까? … 258
신생대의 온도 변화와 대륙의 이동 … 262 음지에서 양지로 나온 포유류 … 267
포유류의 분류 … 270 바다로 돌아간 포유류 … 273 빙하시대 … 277
플라이스토세 말에 대형 포유류들은 왜 멸종되었을까? … 280
지구와 생명의 역사 산책: 인류세는 어떤 시대로 기록될까? … 284

12장 인류의 등장
두 발로 걸었지만 작은 뇌를 가지고 있었던 루시 … 288
하나의 종으로 이루어진 인류 … 291 영장류에서 유인원으로 … 293
두 발로 걷기 시작한 오스트랄로피테쿠스 … 297 도구와 불을 사용했던 호모속의 등장 … 301
최근까지 살았던 네안데르탈인은 어디로 갔을까? … 304 인류 문명을 이룩한 호모 사피엔스 … 307
지구와 생명의 역사 산책: 누가 처음으로 인류를 동물의 한 종으로 분류했을까? … 311

맺는 말 … 314

과학자들은 방사성 동위원소를 이용하여 지구 곳곳에서 발견된 암석의 연대를 측정하고 지구에 떨어진 운석들의 연대를 측정했다. 운석은 소행성이나 혜성의 부스러기들이 대기와의 마찰로 타버리고 남은 부분이 지상에 떨어진 것이다. 그리고 1970년대에는 달에서 가져온 월석의 연대도 측정했다. 이런 측정 결과들을 종합한 과학자들은 지구를 포함하여 태양계가 지금으로부터 45억 4000만 년 전에서 45억 7000만 년 전 사이에 만들어졌다는 것을 알게 되었다. 우주의 나이가 138억 년이니까 태양계는 우주의 나이가 약 92억 살쯤 되던 시기에 만들어진 셈이다. _19쪽

대기 상층부의 오존층이 충분히 두꺼워지기 전까지 생명체들은 자외선을 막아주는 물속에서만 살아갈 수 있었다. 그러나 오존층이 자외선을 막아주자 육지에서 살아가는 것도 가능하게 되었다. 바다 에서 살던 동물들이 육지로 진출한 것은 약 4억 년 전부터이다. 오늘날 지구 생명체들이 바다보다 육지에 더 많이 살 수 있게 된 것은 오존층이 지구를 보호하고 있기 때문이다. _77~78쪽

유성생식을 통해 다양한 자손을 생산하는 것은 진화에 훨씬 유리하다. 다시 말해 항상 변하고 있는 자연환경에서 살아남기 위해서는 새로운 환경에 적응할 수 있는 다양한 자손을 낳는 유성생식이 유리하다. _104쪽

지구에 최초의 생명체가 나타난 후 30억 년 동안 바다에는 다양 한 생명체들이 살아가고 있었지만 육지는 생명이 없는 황폐한 땅이었다. 그러나 오르도비스기 초에 형성된 지층에서 식물의 포자 화석이 발견되는 것으로 보아 이 시기에 육지에도 생명이 나타나기 시작한 것으로 보인다. _165쪽

그러나 빠르게 진행되고 있는 여섯 번째 생명 대멸종이 인류가 통제할 수 없는 자연적인 원인에 의한 것이 아니라 인류에 의한 것이라면 아직 희망이 있다. 200년 동안에 일어난 변화라면 200년 동안에 치유할 수도 있을 것이기 때문이다. 어쩌면 파괴보다 회복에 훨씬 더 많은 시간이 걸리기 때문에 치유하는 데는 2000년이나 2만 년이 걸릴 수도 있다. 그러나 지구의 긴 역사에서 보면 2만 년도 아주 짧은 시간이다. 1억 년 후에 지구에 살고 있을 우리 후손들의 교과서에 우리가 살아가고 있는 홀로세(1만 년 전~현재까지)가 여섯 번째 대멸종이 일어났던 시기로 기록되느냐 아니냐는 우리 손에 달려 있다. _209쪽

현재 우리가 살고 있는 시기인 홀로세는 간빙기에 해당한다. 현재의 온도는 과거 간빙기의 가장 따뜻했던 시점의 온도보다 2℃ 정도 낮다. 따라서 지구에 다시 빙기가 시작될 가능성이 있다. 지구 온 난화의 문제로 전 지구가 시끄러운 요즈음에 빙기가 다시 올 수 있다는 이야기는 조금 뜬금없는 이야기로 들릴 수도 있을 것이다. 그러나 과거에 있었던 기후 변화의 패턴을 보면 다시 빙기가 올 가능성이 크다. 다만 인류의 활동이 지구 기후 패턴을 얼마나 변화시킬 것인지는 알 수 없다. _279쪽

이스라엘의 콰프제 동굴과 같은 곳에서는 네안데르탈인과 현생 인류의 유골과 유물이 동시에 발견되는 것으로 보아 네안데르탈인은 현생 인류와 상당한 기간 동안 공존하면서 기술과 생활방식을 교류했던 것으로 보인다. _305쪽

수렵과 채취로 살아가던 호모 사피엔스는 약 1만 1000년 전부터 작물을 재배하고 가축을 사육하는 새로운 생활을 시작했다. 이렇게 시작된 인류 문명은 1만 년 동안에 놀라운 발전을 이룩했다. 인류 문명을 발전시키는 데 걸린 1만 년은 45억 년이나 되는 지구 역사에서 보면 아주 짧은 기간이다. 호모 사피엔스는 이 짧은 기간 동안에 이전에 지구에 살았던 어떤 생명체도 이루지 못한 큰 변화를 이루어냈다. _309~310쪽