네안데르탈인은 약 4만 년 전부터 멸종 과정에 들어간 것으로 추정된다. 유럽과 서아시아에 주로 거주했던 네안데르탈인은 그 마지막 흔적이 스페인의 남부 지역(지브롤터)에서 약 3만 9천 년 전으로 추정된다.
※ 옐로우의 세계사연표 : http://yellow.kr/yhistory.jsp?center=-38000
네안데르탈인의 멸종 원인과 유럽과 근동에서 현생 인류로의 전환은 여전히 대부분 불확실하고 논쟁 중이다. 네안데르탈인의 멸종 원인에 대한 가설은 여러 개 존재한다. 기후 변화, 현생 인류와의 경쟁, 유전자 동화, 전염병, 근친교배로 인한 취약성 등이 모두 네안데르탈인 감소에 기여했을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 오늘날 일부 인류의 유전자에 네안데르탈인의 흔적이 남아 있다는 점에서 그들이 완전히 사라졌다고 보기도 어렵다.
이미 급감한 인구의 네안데르탈인 최종 멸종은 하나의 원인이 아니라, 복합적인 요인이 작용한 결과일 가능성이 크다.
여기에서는 다음의 사건에 촛점을 맞춰 자료를 찾아 보았다.
※ 라샹 이벤트(Laschamps event) : http://yellow.kr/blog/?p=4836
※ 캄파니아 이그님브라이트 화산 폭발(Campanian Ignimbrite eruption) : http://yellow.kr/blog/?p=4879
최근 연구들은 라샹 지자기 이상(Laschamp geomagnetic excursion)과 네안데르탈인 멸종 간의 연관성을 계속해서 탐구하고 있다. 약 41,000년 전 발생한 이 지자기 반전은 지구 자기장이 급격히 약화된 짧은 기간으로, 이 시기에는 극심한 기후 변화와 환경적 도전이 동반되었다. 연구에 따르면 자기장 약화로 인한 대기 변화가 추운 기후와 우주 방사선 노출 증가를 초래해 생태계와 인류의 생존에 영향을 미쳤을 가능성이 제기된다.
라샹 사건은 남부 이탈리아의 캄파니아 이그님브라이트 화산 폭발과 하인리히 한랭기(Heinrich event) 등 다른 환경적 스트레스 요인과 맞물려 네안데르탈인의 생존을 더 어렵게 했을 가능성이 크다. 또한, 이 시기는 해부학적으로 현대적인 인류가 유럽에 도착해 확장하기 시작한 시기와 겹치며, 이들은 더 나은 적응 전략을 통해 네안데르탈인보다 유리한 위치에 있었다.
2022년의 한 연구에서는 기후 변화와 지자기 반전이 생태계에 연쇄적인 영향을 미치며, 인류 집단에도 간접적인 영향을 미쳤다고 제안한다. 이러한 연구는 이 시기 네안데르탈인의 인구 밀도가 급감한 후, 동일한 지역이 호모 사피엔스에 의해 재정착되었음을 시사하는 고고학적 발견과 일치한다.
Evidence for an Extreme Cooling Event Prior to the Laschamp Geomagnetic Excursion in Eifel Maar Sediments
- Albert, J., Sirocko, F.
- https://doi.org/10.3390/quat6010014
Abstract
우리는 독일의 에이펠(Eifel) 마르(Maar) 분지에 퇴적된 코어 샘플의 사건 층(event layers)을 통해 지난 65,000년 동안 중부 유럽에서 발생한 홍수와 사면 붕괴(slumping) 단계를 시계열로 제시합니다. 화분 분석(palynology), 암석학적 분석(petrography), 유기 탄소(클로린, chlorins) 기록을 통해 이러한 사건들의 정확한 시점을 파악했습니다. 홍수 활동이 증가한 시기들은 해양 퇴적물 기록에 나타난 하인리히 한랭기(Heinrich stadials)와 일치하는 경향을 보이며, 이는 추운 기후와 더 건조한 환경과 연관된 것으로 보입니다. 이러한 환경 변화는 마르 분지 유역의 식생 반응과 연결됩니다.
이 다중 프록시(multi-proxy) 상관 분석을 통해 그린란드 아빙기(Greenland Stadial, GS) 12 동안 여러 마르 지역에서 현저한 사면 붕괴가 발생했음을 확인했습니다. 이 퇴적층은 주로 아우엘(Auel) 마르의 퇴적 기록에 기반하고 있어, 우리는 이 사건을 아우엘 한랭 사건(Auel Cold Event, ACE)이라고 명명했습니다. 붕괴된 퇴적물 내에서 동결 및 파단된 층이 발견되었으며, 이는 해당 시기에 이 지역이 깊은 서리나 영구 동토(permafrost) 상태였음을 시사합니다.
이 연구 결과는 유럽 전역의 퇴적 기록과 고고학적 유적에서 보고된 바와 잘 일치하며, 해당 한랭기 동안 매우 춥고 건조한 조건이 존재했음을 뒷받침합니다. 이는 GS12가 하인리히 한랭기보다도 지난 빙하기 중 가장 추운 시기 중 하나였다는 가설을 강화합니다. 연대 모델에 따르면 아우엘 한랭 사건(ACE)은 43,500년 전(b2k, 2000년 이전 기준)에 발생했으며, 이는 라샹 지자기 회유(Laschamp geomagnetic excursion) 직전, 지구의 자기장 세력이 처음으로 약해지기 시작한 시기와 일치합니다.
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4. Discussion
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지자기 이상(excursion)과 반전(reversal)의 직접적인 영향 및 그 기저 메커니즘에 대해서는 여전히 학계에서 논쟁이 있지만, 지진 활동과 화산 활동 증가, 주요 기후 변화, 장기적인 해수면 변화, 종 멸종과 같은 지질학적 · 생태학적 현상과의 연관성이 제기되었습니다. Cooper et al.은 라샹 사건(Laschamp event)에서 지자기장이 반전되기 직전에 일어난 자기장 약화가 기후 변화, 멸종 사건, 그리고 전 세계 고고학적 기록의 변화를 촉진했을 가능성을 제시합니다.
GI13(그린란드 아간빙기 13) 이후 기후와 환경의 악화는 유럽 네안데르탈인의 인구 감소와 그 후 해부학적 현대 인류(호모 사피엔스)의 영토 확장에 적어도 일부 영향을 미친 것으로 추정됩니다. 이러한 문화적 전환은 중기-후기 구석기 전환(Middle-Upper Paleolithic transition)으로 알려져 있으며, 유럽 전역에서 인구 밀도의 급격한 감소와 사냥된 동물 종의 변화, 그리고 고고학 유적지에서 발견된 독특한 유물 집합을 통해 확인됩니다.
GS12(그린란드 아빙기 12) 동안의 영구 동토(permafrost) 조건과 하인리히 한랭기 4(Heinrich stadial 4)는 유럽 인구가 생존을 위해 선호하는 서식지를 따라 이동하거나 생계 전략을 변경하도록 강요했을 가능성이 큽니다. 또한 라샹 지자기 이상(Laschamp excursion)과 캄파니아 이그님브라이트 화산 폭발(약 4만 년 전 남부 이탈리아에서 발생한 대규모 화산 폭발)로 인한 환경적 충격은 이미 위기에 처한 지역 인구에 추가적인 타격을 주었을 것입니다(그림 8 참고).
상·중부 도나우 계곡의 여러 고고학 유적들은 이 시기에 유럽 전역에서 네안데르탈인의 인구 감소가 발생했으며, 그 이후 현대 인류에 의한 재정착이 이루어졌음을 시사합니다. 이러한 극심한 생태적 도전에 직면했을 때, 현대 인류는 혁신적인 기술과 향상된 사회성 덕분에 네안데르탈인보다 더 나은 환경 적응 능력을 가졌을 가능성이 있습니다.
중부 유럽에서 발견된 네안데르탈인의 가장 최근의 직접 연대 측정 유골은 40,660~41,950년 전(calBP, 보정된 연대)으로, 이는 라샹 지자기 반전 시기와 정확히 일치합니다.
Response to Comment on “A global environmental crisis 42,000 years ago”
- Alan Cooper, Chris S.M. Turney, Jonathan Palmer, Alan Hogg, Matt McGlone, Janet Wilmshurst, Andrew M. Lorrey, Timothy J. Heaton, James M. Russell, Ken McCracken, Julien G. Anet, Eugene Rozanov, Marina Friedel, Ivo Suter, Thomas Peter, Raimund Muscheler, Florian Adolphi, Anthony Dosseto, J. Tyler Faith, Pavla FenwickChristopher J. Fogwill, Konrad Hughen, Matthew Lipson, Jiabo Liu, Norbert Nowaczyk, Eleanor Rainsley, Christopher Bronk Ramsey, Paolo Sebastianelli, Yassine Souilmi, Janelle Stevenson, Zoe Thomas, Raymond Tobler, Roland Zech
- Response to Comment on “A global environmental crisis 42,000 years ago” | Science
지질학적 시간 동안 여러 지자기 이상 현상이 발생했지만, 그 영향에 대해 우리는 아직 잘 알지 못합니다. 후기 제4기(Quaternary) 동안 고대 DNA 기록에 따르면, 주요 인구 집단과 종의 멸종 및 대체가 자주 일어났지만, 이는 종종 화석 기록에 명확히 나타나지 않습니다. 따라서 블레이크(Blake, 약 114,000년 전)와 포스트-블레이크(Post-Blake, 약 109,000년 전)와 같은 지자기 이상이 네안데르탈인에게 미친 영향을 파악하기 어렵습니다. 그러나 당시 유럽 네안데르탈인에 대한 최근 연구에 따르면, 115,000~100,000년 사이의 환경 변화가 인구 분열을 유발했으며, 스페인의 네안데르탈인 인구는 약 112,000~107,000년 전에 주요 인구 대체를 겪었습니다. 이는 라샹(Laschamp) 사건과 유사한 양상을 보입니다.
42,000년 전의 환경 변화는 태평양 지역의 퇴적물과 빙하 기록에서 더 명확하게 나타나지만, 북대서양에서는 Dansgaard-Oeschger 주기로 인해 유사한 영향이 가려질 수 있습니다. 또한, 그린란드 빙하 기록은 전 세계적인 기후가 아닌 북대서양 지역의 환경 변화를 반영합니다. 하지만 카우리(Kauri) 나무 기록을 통한 정밀한 연대 측정에 따르면, 라샹 사건 중 자기장 붕괴와 기온 하강이 그린란드 아빙기(GS)-11 및 이상 기후를 보인 GS-10과 밀접하게 일치합니다 (Fig. 1).
유럽 네안데르탈인의 멸종이 GS-12부터 GS-10까지 반복된 추운 아빙기 동안 단계적으로 발생한 것은 해부학적으로 현대적인 인류(AMH)의 경쟁적 배제로 설명됩니다. 현대 인류는 각 기후 주기 후 더 빠르게 확산하며 네안데르탈인과 경쟁했습니다. 후기 플라이스토세 동안 네안데르탈인의 인구 규모와 유전적 다양성은 감소했지만, 여러 빙기와 간빙기를 겪으며 생존한 경험을 고려할 때 단순한 아빙기(GS-10)만으로 멸종을 설명하기는 어렵습니다. 그러나 GS-10 동안의 지자기 이상이 초래한 환경 변화가 예상보다 더 빠르거나 심각했을 가능성도 있습니다 (Fig. 1).
연구진은 고품질 방사성 탄소 연대 데이터를 종합해 서유럽 네안데르탈인의 마지막 생존 연대가 라샹 사건과 일치한다는 결론을 도출했습니다. 또한, Spy 유적지와 같은 이례적으로 젊은 연대의 재측정, 그리고 IntCal20 방사성 탄소 보정 곡선에 따른 분석이 이를 뒷받침합니다. Picin 등 연구진이 제시한 추가 자료 역시 이러한 결론을 지지합니다 (Fig. 1).
Picin 등의 연구진은 현대 인류(H. sapiens)가 라샹(Laschamp) 사건 동안의 기후적 영향에도 확실히 생존했다고 지적합니다. 그러나 최근 연구(공동 저자 중 한 명이 주도한 연구)에 따르면, 라샹 이전과 이후의 현대 인류 집단은 유전적으로 서로 다른 인구 집단으로, 라샹 시기를 전후해 완전히 대체된 것으로 나타났습니다. 초기 상부 구석기(Initial Upper Paleolithic) 집단은 약 45,300~42,600년 전 라샹 직전에 사라졌고, 이후 오리냐시안(Aurignacian) 문화는 라샹 시기 동안 또는 직후에 등장했습니다. 이 연구는 Picin 등이 제시한 상부 구석기 초기 연대들(짧은 연대와 긴 연대 모두)이 라샹 사건과 관련된 주요 전환을 반영하며, 오리냐시안 문화의 시작 시기는 IntCal20 보정곡선과 카우리(Kauri)-후루(Hulu) 연대와 일치함을 보여줍니다. 흥미롭게도 오리냐시안 문화 자체는 약 35,000년 전 모노 레이크(Mono Lake) 지자기 이상 동안 끝나며, 이후 동유럽의 그라베티안(Gravettian) 집단이 유전적으로 대체됩니다.
연구진은 라샹(Laschamps) 사건 동안 자외선(UV) 수준이 높았음에도 초기 현대 인류(AMH) 집단에 멸종이나 이동 패턴 변화와 같은 심각한 부정적 영향을 미쳤을 가능성은 낮다고 명확히 언급했습니다. 그러나 기후 및 태양 물리 모델은 라샴프 기간 중 짧은 태양 에너지 입자(solar energetic particle, SEP) 이벤트(1~2일 동안 지속되는 현상)가 전 세계적으로 동굴 사용의 급증과 일치함을 시사합니다. 이와 함께, 초기 동굴 예술의 출현과 다양화 및 붉은 오커(ochre) 사용(손자국 스텐실 포함)이 두드러지게 나타난 점도 주목할 만합니다. 연구진은 유럽과 동남아시아의 다양한 장소에서 나타난 동굴 예술의 갑작스러운 증가가 동굴 사용 증가에 따른 보존 편향의 결과일 가능성을 제시했습니다. 동굴은 SEP 이벤트 동안의 단기 피난처로 사용되었을 수 있습니다. 또한, 약 42,000년 전의 동굴 예술의 질과 다양성은 그림 예술이 외부 환경(암벽이나 절벽 등)에서 이미 발전했음을 시사합니다.
남반구에서는 호주의 대형 포유류 멸종이 42,000년 전에 정점에 달한 것으로 추정되며, Picin 등이 언급한 북동 호주 연구에 따르면 41,800~38,400년 전의 대형 포유류 층이 환경 악화와 연관됩니다 (Fig. 1). 또한, 태즈메이니아의 대형 포유류 화석은 41,900~40,900년 전으로 보정되며, 남아프리카에서는 42,000년 전 보더(Border) 동굴의 후기 석기 시대 기술 발달과 붐플라스(Boomplaas) 동굴의 대형 포유류 변화가 일치합니다 (Fig. 1). 한편, 적도 아프리카 지역의 화분학 기록도 같은 시기(43,000~40,000년 전)의 식생 변화와 강수량 변동을 보여줍니다.
연구진은 아담스 천이(Adams Transitional Geomagnetic Event)와 라샹 사건이 중요한 지구 환경 및 기후 변화를 유발했다고 주장합니다. 그러나 이들이 어떻게 진화적 사건에 영향을 미쳤는지는 추가 연구가 필요합니다. Picin 등이나 다른 연구자들은 이 가설을 반박하는 증거를 제시하지 못했으며, 지자기 이상 현상이 이전에 간과된 진화적 동인일 가능성을 시사합니다.
지구 자극 역전이 초래한 기후변화가 네안데르탈인 멸종 원인
- https://www.yna.co.kr/view/AKR20210222099100009
남북 자극 4만2천년 전 1천여년간 바뀌며 ‘보호막’ 자기장 증발
카우리 나무 화석 나이테 분석…”현대 사회에도 막대한 결과”
약 4만2천년 전 지구의 자극(磁極)이 완전히 바뀌면서 초래된 기후변화가 네안데르탈인의 멸종을 가져왔다는 새로운 연구 결과가 나왔다.
남북 자극이 바뀌는 지자기 역전 과정에서 태양과 우주 방사선으로부터 보호막 역할을 해온 자기장이 사실상 사라지거나 약화돼 다양한 변화를 초래했으며 네안데르탈인의 멸종도 그 결과 중 하나라는 것이다.
지구의 자극은 지리적 극점과 달리 끊임없이 움직인다. 지구 역사에서 마지막 지자기 역전으로 알려진 ”라샹 사건'(Laschamps event)이 약 4만2천~4만1천년 전 쯤 발생한 것으로 파악돼 있지만 정확한 시기와 지구 환경에 미친 영향에 관해서는 파악되지 않아왔다.
호주 뉴사우스웨일스대학교에 따르면 이 대학 지구과학자 크리 터니 교수가 이끄는 국제연구팀은 뉴질랜드 북부 은가와 습지에서 반(半) 화석 상태로 발굴된 고대 카우리 나무의 나이테를 분석해 라샹 사건의 시기와 영향 등을 분석한 연구 결과를 과학 저널 ‘사이언스'(Science)를 통해 발표했다.
카우리 아(亞)화석은 약 1천700년간 폭 2.5ｍ 크기로 자라다 죽어 퇴적물 속에 묻혀 4만여년을 보냈지만, 나무껍질이 그대로 붙어있을 정도로 잘 보존된 상태로 발견됐다.
연구팀은 자기장이 사라지면 태양풍에 실려온 고에너지 하전 입자가 지구 대기의 질소와 직접 충돌하며 탄소-14 동위원소를 늘리고 이는 나무의 나이테에 반영되는 점을 활용해 라샹 사건의 시점을 파악했으며, 이를 동굴 환경의 변화나 얼음 코어, 이탄(泥炭) 집적지 등의 기록과 비교해 오차를 수천년에서 약 100년으로 줄였다.
이를 통해 약 4만2천년 전에 500년에 걸쳐 자극이 역전되는 과정을 거쳐 약 500년간 역전된 상태가 지속했으며 다시 250년에 걸쳐 원래 위치로 돌아간 것으로 분석했다.
이를 통해 자극이 역전됐을 때는 자기장이 현재의 28% 수준으로 약화되고 역전되는 과정에서는 자기장이 아예 없거나 6%까지 떨어지는 것을 밝혀냈다.
연구팀은 라샹 사건의 시점을 기후모델에 적용, 북미 지역에서 빙하가 늘고 태평양과 남극해의 풍향이나 열대 폭풍우 시스템이 바뀌는 등 기후변화가 라샹 사건과 관련이 있는 것을 밝혀냈다.
연구팀은 라샹 사건이 현생 인류와 경쟁하던 네안데르탈인의 멸종이나 갑작스러운 동굴벽화의 증가 등과 같은 진화상의 미스터리를 설명해주는 것으로 제시했다.
연구팀은 태양풍에 실려온 하전입자가 지구 대기에 부닥쳐 극지에서만 생성되는 오로라가 자기장이 사라지면서 지구 곳곳에 나타나 선사 인류에게는 “지구 종말의 날처럼 보였을 것”이라고 했다.
연구팀은 또 자외선 수치가 오르고 뇌우가 늘어나는 등 극적인 환경 변화가 선사 인류에게 동굴 피신처를 더 자주 찾게 했으며, 이는 대략 이 시점부터 동굴 예술이 등장하게 된 점을 설명할 수 있다고 지적했다.
논문 공동 저자인 ‘사우스오스트레일리아 박물관’의 앨런 쿠퍼 교수는 “지난 170년간 지구의 자기장이 약 9% 약화한 것과 함께 최근 들어 자북극이 빠른 속도로 움직이는 것은 지자기 역전이 임박했다는 점을 나타내는 것일 수 있다”면서 “현대 사회에서 지자기 역전이 일어나면 우주 방사선이 전력과 위성망을 파괴해 막대한 결과를 가져오게 될 것”이라고 했다.
The Laschamp-Mono lake geomagnetic events and the extinction of Neanderthal: a causal link or a coincidence?
- Jean-Pierre Valet, Hélène Valladas
- https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2010.09.010
네안데르탈인의 멸종 원인과 유럽 및 근동 지역에서의 현대 인류와의 전환 과정은 여전히 불확실합니다. 현재 제안된 주요 요인은 현대 인류의 경쟁자 등장과 급격한 기후 변화에 대한 네안데르탈인의 생존 능력입니다. 그러나 이 가설들만으로는 충분하지 않습니다. 네안데르탈인은 이전에도 큰 기후 변화를 겪었으며, 두 집단이 공존한 기간에 대한 정확한 정보도 명확하지 않습니다.
특히 라샹(Laschamp)과 모노호(Mono Lake) 지자기 이상은 네안데르탈인의 멸종 시기와 일치하지만, 이에 대해서는 특별한 주의가 기울여지지 않았습니다. 이 두 사건은 네안데르탈인이 25만 년 동안 경험한 가장 극적인 사건 중 하나로, 지구 자기장의 약화로 인해 자기권의 차폐 능력이 크게 감소했습니다. 이로 인해 에너지가 높은 입자들이 위도 30도까지 도달할 수 있었고, 태양 활동에 따른 고에너지 양성자 유입이 대기 중 오존층을 심각하게 감소시켰습니다. 유럽에서는 지표면의 UV-B 방사선이 최소 15~20% 증가해 인류 건강에 큰 영향을 미쳤을 가능성이 있습니다.
이러한 조건들은 네안데르탈인에게 추가적인 환경적 부담을 주었고, 다른 요인들과 함께 그들의 멸종에 기여했을 수 있다고 연구진은 제안합니다.
<관련 그림>
<관련 자료>
Neanderthal extinction – Wikipedia
Laschamp event – Wikipedia
Campanian Ignimbrite eruption – Wikipedia
Heinrich event – Wikipedia
[달콤한 사이언스]우리 속에 네안데르탈인 있는 이유, 알고보니 | 서울신문 (seoul.co.kr)