탄소 교향곡

프롤로그

침묵

제1악장 흙: 탄소, 결정의 원소
서곡―지구 이전
제시부―지구의 출현과 진화
전개부―깊은 지구 속의 탄소
재현부―탄소 세계
코다―아직 답하지 못한 물음들

제2악장 공기: 탄소, 순환의 원소
도입부―공기 이전
아리오소―지구 대기의 기원
간주곡―심층 탄소 순환
아리오소, 다카포―대기의 변화
코다―알려진 것, 알려지지 않은 것, 알 수 없는 것

제3악장 불: 탄소, 물질의 원소
도입부―물질계
스케르초―유용한 물질
트리오―나노 물질
스케르초, 다카포―고분자화합물 이야기
코다―음악

제4악장 물: 탄소, 생명의 원소
도입부―태초의 지구
제시부―생명의 기원
전개부―생명은 진화한다(주제와 변주)
재현부―인간의 탄소 순환
피날레―흙, 공기, 불, 물

감사의 말
옮긴이의 말
후주
찾아보기

어떤 의미에서든 탄소 이야기는 곧 모든 것의 이야기다. 어디에나 있고 없어서는 안 될 이 원소는 비밀도 많다. 우리는 지구가 얼마나 많은 탄소를 소장하고 있는지 모른다. 행성 깊숙이 숨겨진 다양한 형태의 탄소를 완전히 이해하지도 못한다. 우리는 지구 표면과 깊은 내부 사이를 순환하는 탄소 원자의 움직임을 제대로 알지 못하며, 그 움직임이 수십억 년 지구 역사의 이른바 ‘도저한 시간deep time’을 어떻게 변화시켰는지 형언하지 못한다. 수백만 가지 탄소화합물이 알려져 있지만 과학자들은 이제야 비로소 풍부한 탄소화학의 세계에 발을 들여놓았을 뿐이다. 그리고 모든 것 중 가장 커다란 미스터리인 생명의 기원은 다른 원소와 복잡한 화학적 조합을 이루는 탄소의 거동과 불가분의 관계가 있다.

오늘날, 탄소함유광물은 무척이나 풍부하다. 캐나다 로키산맥의 거대한 석회암 봉우리에서 그레이트배리어리프의 광대한 산호초, 도버의 화이트클리프에서 해저에 쌓인 작은 조개껍질에 이르기까지 광물은 지각에서 가장 커다란 탄소저장소다. 알려진 광물‘종’ 400가지에 탄소 원자가 들어 있다. 게다가 최근 연구자들은 그 목록의 수를 늘렸다. 150종 이상의 새로운 탄소함유 결정체가 암석 노두, 이글거리는 화산 분출구 가장자리 혹은 증발하는 호수 근처와 폐광산 토양에 묻혀 그간 우리의 눈길을 피해왔다. 발견되길 기다리는 희귀한 결정도 여전히 많다.

다이아몬드의 불순물 조성 연구 결과는 놀라웠다. 금속이 풍부한 내포물에는 맨틀에서 가장 많은 원소 산소는 포함되어 있지 않았지만 탄소와 황이 풍부해서 다이아몬드가 형성될 때 주변에 그 원소들이 녹아 있었음이 분명해 보였다. 놀랍게도 금속 내포물이 가리키는 곳은, 훨씬 더 고밀도의 철과 니켈 합금 결정질로 이루어진 지름 1520마일(약 2446킬로미터)의 안쪽 깊은 핵을 띠처럼 둘러싸고 있는 고밀도의 용융 철과 니켈의 바다와 화학적 조성이 비슷한 곳이었다.