요약: 원시 대기의 성분 변화 연구는 주로 이론과 모형 실험을 통해서 이루어집니다. 그에 따르면, 기권의 이산화탄소를 제거한 궁극적인 요인은 탄산염의 침전입니다. 해수 속의 탄산 이온은 해수 또는 해양 지각에서 공급된 칼슘 이온과 반응함으로써 탄소를 암권으로 이동시킵니다. 탄산염의 침전과는 별도로, 대기에서 이산화탄소를 제거한 1차적인 요인은 1) 해수에 의한 용해와 2) 암석의 화학적 풍화입니다. 대륙이 형성되기 이전에는 해수에 의한 용해가 대기의 이산화탄소를 1차적으로 제거하는 역할을 하였으며, 대륙이 형성된 이후로 암석의 화학적 풍화도 중요한 역할을 하였습니다. 특히, 현생 이언(고생대와 그 이후)에서는 암석의 화학적 풍화가 가장 주요한 요인이었습니다. 해수에 의한 용해는 기권에서 이산화탄소를 1차적으로 제거한 한 가지 요인이기는 하지만, 그것이 원시 대기의 이산화탄소를 제거한 가장 주요한 요인이라고 서술하기는 어렵습니다. 시기에 따라서는 암석의 풍화가 더 주요하며, 궁극적으로는 탄산염의 침전이 가장 주요한 요인이라는 점을 이해하는 것이 중요합니다.

원시 대기가 형성된 이후로, 대기에서 이산화탄소를 제거한 가장 주요한 요인은 해수에서 진행된 탄산염의 침전입니다. 탄산염의 침전은 해수의 탄산 이온과 칼슘 이온이 반응하여 탄산염을 만들고 그것이 침전된 것입니다. 해수에 탄산 계열의 이온을 공급한 주요 요인은 해수에 의한 용해와 암석의 화학적 풍화입니다.

대기의 이산화탄소를 1차적으로 제거한 요인인 '해수의 용해'와 '암석의 화학적 풍화'는 대륙의 형성 이전과 이후에 따라 그 중요도가 조금 다릅니다.

대륙이 형성되기 전에는 거의 전적으로 해수에 의한 용해를 통해 대기의 이산화탄소가 해수에 공급되었습니다. 한편, 해수의 이산화탄소는 반대의 과정을 통해 대기로 공급되기도 합니다. 만약, 다른 작용이 없다면, 대기와 해수는 이처럼 서로 이산화탄소를 서로 주고 받으며 평형 상태에 놓일 것입니다. 그러나, 해수 속에 용해된 탄산 이온은 칼슘 이온과 반응하여 암권에 퇴적됩니다. 암권에 퇴적된 만큼 대기의 이산화탄소는 해수에 추가적으로 공급되며 이로 인해 대기의 이산화탄소 농도가 점점 감소합니다. 칼슘 이온은 대륙이 성장한 이후로는 대부분 대륙에서 공급되지만, 대륙이 성장하기 이전에는 해저 지각으로부터 공급된 것으로 추정됩니다.

대륙이 형성된 이후에는 암석의 화학적 풍화도 기권의 이산화탄소를 해수에 공급합니다. (기권의 이산화탄소가 암석의 화학적 풍화에 의해 대기에서 제거되는 반응은 참고 문헌에서 확인할 수 있습니다.) 암석의 화학적 풍화는, 대륙 지각이 형성되어 시생대 중기 쯤에 해수면 위로 드러난 뒤로 특히 더 중요한 역할을 하였습니다. 특히, 현생 이언(고생대와 그 이후)의 전체 기간에 걸쳐 대기 중 이산화탄소의 감소에 영향을 준 가장 큰 요인이 암석의 화학적 풍화입니다. 해수에 의한 용해와 마찬가지로, 암석의 화학적 풍화도 암권이 기권의 이산화탄소를 제거하는 데 있어서 매개 작용을 한 것입니다. 화학적 풍화는 암권이 기권 및 수권과 상호 작용하는 현상이며, 생물의 출현 이후에는 생물권과의 상호 작용도 포함합니다. 따라서, 원시 대기의 이산화탄소는, 물의 순환과 탄소의 순환이 결부된 지구 환경 구성 요소의 총합적인 상호 작용에 의해 제거된 것입니다.

한편, 생물의 광합성은 앞의 두 요인과 비교해 볼 때, 대기의 이산화탄소의 감소에는 큰 기여를 하지 않았습니다.


참고 문헌
원시 대기의 이산화탄소 제거 요인

젊을수록 어두운 태양의 역설 (Faint young sun paradox)

탄소의 순환

푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/

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