지구의 층상구조에 대한 열쇠를 간직한 운석

[사이언스 데일리] 운석의 화학조성에 대한 새로운 분석을 통해 과학자들은 지각, 맨틀, 내핵과 외핵으로 이루어진 지구의 층상구조가 언제 형성되었는지 알아낼 수 있게 되었다. 여러 나라의 과학자들로 이루어진 연구팀은 지구 최초의 지각은 45억년 전에 형성되었다고 밝혔다. 연구팀은 초기 태양계에서 기원한 운석 내의 저어콘 광물에서 희토류 원소인 하프늄과 루테튬의 양을 측정했다.

(2015년 4월 13일 Science Daily 기사 번역)

정보출처: 호주 국립 대학

운석의 화학조성에 대한 새로운 분석을 통해 과학자들은 지구의 층상구조가 언제 형성되었는지 알아낼 수 있게 되었다.

여러 나라의 과학자들로 구성된 연구팀은 지구 최초의 지각이 45억년 전에 형성되었다고 밝혔다.

연구팀은 초기 태양계에서 기원한 운석 내의 저어콘 광물에서 희토류 원소인 하프늄과 루테튬의 양을 측정했다.

“저어콘을 함유한 운석은 드물죠. 정확한 분석이 가능할 정도로 충분한 양의 하프늄을 함유한, 50 미크론 정도 길이의 커다란 저어콘 결정을 가지고 있는 오래된 운석을 찾고 있었습니다.” 호주 국립 대학 (Australian National University) 지구과학부의 유리 아멜린 박사의 말이다.

“우연히 상인이 팔려고 내놓은 운석을 하나 발견했는데 딱 우리가 찾던 것이었죠. 소행성 베스타에서 기원한 것으로 보이고 큰 충돌로 암석조각이 쪼개져 나와 지구로 떨어졌다고 생각합니다.”

지구 내부의 열과 압력으로 각 층의 화학조성은 수십억년 동안 뒤섞여 왔다. 밀도가 높은 암석은 아래로 가라앉고 밀도가 낮은 암석은 표면으로 솟아오르는 분화(differentiation)과정이 계속되었다.

층상구조가 언제 어떻게 만들어졌는지를 결정하기 위해서는 지구가 처음 만들어졌을 때, 분화되기 전 최초 물질의 조성이 어땠는지 알아야한다고 아멜린 박사는 말한다.

“운석은 초기 태양계 물질들이 모든 행성을 만들어낸 후 남은 잔해입니다.” 아멜린 박사의 말이다.

“하지만 운석은 행성들이 처음 형성된 이후 태양 주위를 돌던 지난 50억년 동안 행성의 화학적 조성을 바꿀 만한 힘을 가지고 있진 않죠.”

연구팀은 운석 내의 동위원소인 하프늄-176 과 하프늄-177 비율을 정확하게 측정해 지구가 만들어지던 당시의 화학 조성 초기값을 알아냈다.

그리고 나서 이 결과를 지구에서 가장 오래된 암석과 비교해 이 암석의 화학조성에 이미 변화가 있었다는 것을 알아냈고 지구 표면에 있는 지각이 약 45억년 전에 형성되었다는 것을 증명했다.

참고문헌
Tsuyoshi Iizuka, Takao Yamaguchi, Yuki Hibiya, and Yuri Amelin. Meteorite zircon constraints on the bulk Lu?Hf isotope composition and early differentiation of the Earth. PNAS, April 13, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1501658112

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카테고리:번역, 사이언스 데일리, 선캄브리아시대, 지질학

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