방사성탄소 연대측정은 얼마나 정확한가?

[성하]

방사성탄소 연대측정은 얼마나 정확한가?
(How Accurate Is Radiocarbon Dating?)

Walt Brown

    3,500 년전 (BC 1500 년경) 이후의 방사성탄소 연대측정은 아마도 정확하다. 그러나 방사성탄소 연대측정을 받아들이기 전에, 그 측정방법이 어떻게 이루어지는지, 측정 한계는 어떻게 되는지, 가정(assumption)은 무엇인지 등을 이해하여야만 한다. 방사성탄소 연대측정의 한계는 단지 뼈, 살, 나무와 같은 동물과 식물의 한 부분인 물질에 대해서만 측정이 가능하다는 것이다. 그것은 암석의 연대를 직접 측정할 수는 없다. 방사성탄소 연대측정 방법의 다른 능력과 한계를 이해하기 위해서, 우리는 그것이 어떻게 측정되는지를 이해해야만 하고, 전세계적인 홍수를 고려해야만 한다.

대부분의 탄소원자는 12의 원자량을 갖는다. 그러나 대략 1조(trillion) 개의 탄소원자 중 하나는 14의 원자량을 갖는다. 이 탄소를 C-14(carbon-14) 이라 부른다. 그것은 또한 방사성을 갖고있기 때문에(위험하지는 않음) 방사성탄소(radiocarbon) 라고 부른다. 이것의 반은 붕괴되어 5,730년 후에는 질소로 될 것이다. 그리고 그 나머지의 반도 계속해서 붕괴하여 다시 5,730년 후에 반의 반으로 붕괴될 것이다.   

대기권 상층부를 때리는 우주 방사선은 매년 21파운드 정도의 질소(nitrogen)를 방사성탄소(C-14)로 변환시킨다. 대부분의 C-14은 빠르게 산소와 결합하여, 방사성 이산화탄소(radioactive carbon dioxide)를 형성한다. 그리고 이것은 대기 중으로 확산된다. 식물들은 이산화탄소를 흡수할 때, C-14(불안정)와 정상적인 C-12(안정)를 대기 중에서 같은 비율로 조직 내로 흡수하게 된다. C-14은 여러 단계의 먹이연쇄를 거쳐서 동물의 조직 내로 들어가게 되는데, 이 때도 C-14와 C-12의 비율은 대기 중에서의 비율과 같다.      

살아있는 생물이 죽으면, 방사성탄소의 손실(붕괴)은 음식물의 섭취에 의해서 더 이상 균형을 이룰 수 없다. 그래서 동물조직 내의 방사성탄소는 반감기를 5,730년으로 하여 꾸준히 감소하게 된다. 만약 생물체가 죽을 때 C-14의 양을 알 수 있다면, 우리는 죽은 시점을 계산해낼 수 있을 것이다. 이때 가장 중요한 요소는 ”과거에 C-14 대 C-12 의 대기중의 비율이 변화되었느냐? 만약 그렇다면, 그 이유는 무엇이며? 그리고 그 양은 어느 정도였는가?” 하는 점이다. 일반적인 사용되고 있는 방사성탄소 연대측정의 가정(assumption)은, 1 조개 중의 하나 비율인 C-14 대 C-12의 대기중 비율이 산업혁명 이전에는 항상 똑 같았다고 가정하는 것이다. 그러나 이것은 인정되기가 극히 어렵고, 실제로 비율이 꽤 달랐을 가능성이 있다.        

예를 들어 전 세계적인 홍수는 홍수 이전의 숲들을 뒤집어 엎었을 것이고, 파묻었을 것이다. 결국, 생물체와 대기 사이의 순환에서 식물의 부패로 이용할 수 있는 탄소가 적었을 것이다. 대기권 상층부에서 지속적으로 생성되는 C-14를 희석하기에 C-12의 양이 적어짐으로서, 대기 중에서의 C-14 대 C-12의 비율은 증가했을 것이다. 만약 C-14 대 C-12의 대기중 비율이 홍수 이후에 두 배의 차이가 있었다면, 홍수 후에 살아있는 생물체에 대한 방사성탄소 연대측정은 실제 나이보다 5,730 살은 더 먹은 것으로 측정될 것이다. 만약 그 비율이 4배라면 생물체는 11,460 (2×5,730) 살의 나이를 먹은 것으로 측정될 것이다. 따라서, 방사성탄소 연대는 실제 연대와 일치하지 않을 수도 있다는 것이다.²  

또한 홍수로 인해 대기권과 대양에 C-14이 희석될 수 있었을 것이다. 홍수 이전의 지하수는 엄청난 압력 하에 있었다. 지하수가 지구 표면으로 분출되고, 압력이 감소되면서, 용해되어있던 막대한 양의 이산화탄소(CO2)가 대기권으로 쏟아져 나왔을 것이다. (마치 캔 음료의 뚜껑을 열었을 때처럼). 물 속에 녹아있던 CO2는 바다로도 들어갔다. 이러한 탄소들 모두는 절대적으로 C-12이다. 왜냐하면 지하 공간은 우주방사선으로부터 방어되어 있고, 홍수 전에 대기로 쏟아져 들어왔기 때문이다. 분출된 CO2는 대기중의 C-14을 희석했다. 그래서 홍수 후 수세기 동안 살았던 생물체들은 인위적으로 오래된 C-14 나이를 갖게 되었다.           

그러므로 C-14 대 C-12의 비율은 홍수 이후 대기 중에서 일반적으로 증가하여져 오고 있다. 그러나 마지막 3,500 년 동안 그 비율의 증가는 극도로 적게 되었다. 최근의 측정은 이것을 나타내고 있다.³  

전 세계적으로 유기물질이 풍부한 지층 714 곳에서 수직적인 배열에 따른 방사성탄소 연대측정은 일관되게 놀라운 결과를 나타내었다.⁴ 방사성탄소 연대는 기대하는 것과는 달리, 깊이에 따라 꾸준히 증가하지 않았다. 다른 말로, C-14의 농도는 깊이에 따라 빠르게 감소되고 있었다. 이러한 C-14 농도는 낮은 위치의 유기물 지층에서 갑자기 낮아졌다. 그리고 높은 지층으로 갈수록 기대한 것보다 더 빠르게 증가되었다. 이것은 우리가 전 세계적인 홍수 후에 수세기 동안 기대되었던 현상과 같았다.       

나이테를 이용한 연대측정은 과거에 C-14의 대기중 농도가 어떻게 변화되었는 지를 우리에게 알려주고 있다. 지속적인 물의 공급을 받으며 높은 고도에서 자라는 어떤 종류의 나무는  매년 단지 하나의 확실한 나이테를 만든다. 다른 환경에서는 일 년에 여러 개의 나이테가 만들어질 수 있다.⁵ 나무 나이테의 두께는 나무의 성장 환경(conditions)에 의존한다. 이것은 자연적으로 매년 다르다. 어떤 나이테는 서리와 화재의 손상까지도 보여주고 있다. 두 그루의 다른 나무에서 나이테의 두께 배열을 비교함으로서, 일치성을 찾아낼 수도 있다. 수백마일 내에서 동시에 자랐던 같은 품종의 나무들은 비슷한 패턴을 가진다. 다른 품종의 나무들이나 다른 환경에서 자란 나무들은 비슷한 패턴을 적게 가지게 된다.      

오늘날 자라고 있는 나무는 죽은 나무의 흩어져 있는 조각들과 조합하여, 나이테의 측정을 8,600전 까지도 확장시킬 수 있다고 자주 주장되고 있다. 이것은 정확하지 않을 수 있다. 그들이 주장하는 '오랜 연대표 (long chronologies)'는 역사적인 방법으로 정확하게 측정될 수 있는 살아있는 나무나, 죽은 나무에서 시작한다.⁷ 이것은 아마 3,500 년 이전의 연대로 올라간다. 그때 매우 의심스러운 것은 나이테 전문가의 판단에 의해서 기초가 확립된다는 것이다.⁸ 각 나이테는 주변 환경에 의해서 폭이 크게 다르다는 것이다. 한 나이테의 일부는 죽은 나무로 될 수도 있다. 표준 통계 기법이 한 다스의 중첩된 나이테들의 배열을 적합하게 확립할 수 있었다. 그러나 나이테 전문가들은 이러한 통계적 테스트로 그들의 판단을 지배받는 것을 거부해왔다. 그리고 그들의 데이터를 내놓지 않았다. 그러나 다른 사람들은 이 통계적 테스트를 사용할 수 있다.⁹        

그림 147 : 증가되는 Carbon-14 의 양.

방사성탄소 연대측정은 측정되는 유기물질이 살아있는 생물체의 한 부분이었을 때, 대기 중에서 C-14 대 C-12의 비율을 아는 것을 요구한다. 1 조개의 C-12 마다 한 개의 C-14이 존재한다는 이 비율이 산업혁명 이전까지 항상 일정하게 유지되어 왔었다는⁶ 가정은(빨간 선), 실현 가능성이 거의 없다.     
방사성탄소 연대측정 방법의 개발로 노벨상을 수상한 Willard Libby는 1950 년에 행해진 실험에서, C-14의 형성이 붕괴보다 더 많은 것으로 나타났었다. 그러므로 C-14의 양과 비율은 증가했었음이 틀림없다. 그러나 그는 실험 결과를 무시했다. 왜냐하면 그는 지구가 2-3 만년 보다는 훨씬 오래되었음에 틀림없다고 믿었기 때문이었다. 그러므로 C-14의 양은 평형상태에 도달하여 일정한 농도를 유지하는데 충분한 시간을 가졌을 것으로 생각했기 때문이었다.³
1977년에 Melvin Cook은 유사하면서, 더욱 간단한 실험을 실시하였다. 그의 실험결과 C-14 대 C-12의 비율은 Libby의 실험결과보다 훨씬 빠르게 분명히 증가하였음을 나타내었다.   
오늘날 C-14는 대기권 상층부에서 1 년에 21 파운드의 율로 형성되고, 5,730년의 반감기를 가지며 붕괴한다. 그러므로 C-14은 창조 시점 이후 정상적으로 증가되어왔을 것이다.(파란 선). 홍수 직전에 대기중의 C-14의 농도는 평형상태(형성과 붕괴의 균형)에 도달되었을 것이다. 지구의 울창한 숲은 많은 탄소를 함유하게되어, 평형 수준은 오늘날 보다 훨씬 낮았을 것이다. 그 숲들은 홍수 동안에 뽑혀지고 파묻혀져서, 석탄, 석유, 메탄으로 퇴적되었다.   
홍수 동안 지하수에서 분출된 C-12은 대기와 대양 중의 C-14를 희석하였다. (C-14은 지하공간에서 형성될 수 없다. 왜냐하면 그곳에는 C-14을 만드는 우주방사선(cosmic radiation)이 닿을 수 없기 때문이다.) 만약 C-14/C-12 비율이 항상 오늘날의 것과 같았었다고 생각한다면, 감소된 C-14은 많은 시간이 지나간 것으로 잘못 결론 내려질 수도 있었을 것이다. 오랜 시간이 흐른 것이 아니라, 생물체가 죽을 때 적은 양의 C-14이 있었던 것이다.

전 세계의 여러 실험실들은 방사성탄소 연대측정을 수행하기 위해 많이 발전된 장비들을 갖추고 있다. 원자 가속기(atomic accelerators)를 사용해서, 특별한 하나의 C-14 원자를 실제로 계측할 수 있고, 작은 시료에서도 간단하게 방사성탄소 연대를 측정할 수 있게 되었다.  표준 방사성탄소 연대측정 기법은(정확성은 떨어지지만), C-14 원자의 극히 드문 붕괴변화(disintegrations)만을 평가한다. 이것은 가끔 다른 종류의 붕괴들과 혼동된다.    

이 새로운 원자 가속기법은 모든 유기체 표본들에서 적은 양이라도 (진화론자들이 수백만년 되었다고 주장하는 석탄과 같은 곳에서도) C-14을 일관되게 검출해 내고 있다. 이 적고 일관된 양은 자주 여러 표본들에서 발견되기 때문에, 오염으로 인한 것으로는 보여지지 않는다. 고대 인류의 뼈들을 이러한 새로운 '가속질량 흡광(accelerator mass spectrometer)' 기법으로 측정했을 때, 놀랍게도 최근 연대를 나타내었다. 고대인의 뼈 11종에 대한 방사성탄소 연대측정을 실시한 연구에서, 모든 표본은 5,000년 정도나, 그 이하로 측정되었다.¹⁰   

아마도 매우 오래된 뼈들에 대한 방사성탄소 연대측정은 가치있는 정보를 제공할 것이 분명하다. 그러나 이러한 측정은 매우 드물게 이루어진다. 왜냐하면 연구자들은 표본들을 파괴하고, 정확한 연대를 제공하지 않는 그러한 기법에 대해 많은 돈을 소비하는 것을 원하지 않기 때문이다.  

그러므로 대부분의 연구자들은 그들이 생각하기에 7만년 이상으로 생각되는 뼈들이나, 어떠한 유기물 표본들에 대해서는 아직도 탄소가 포함되어 있다 하더라도, 방사성탄소 연대측정을 실시하지 않는다. 만약 뼈들이 방사성탄소 연대로 7만년 보다 오래되었다면, 모든 검출될만한 C-14은 모두 다 붕괴되어, 표본의 나이는 결정될 수 없기 때문이다.

그리고 만약 백만 년은 되었다고 생각하는 뼈에서 어떠한 검출될만한 C-14이 포함되어 있다면, 그 뼈는 실제 7만 년 보다 적은 연대이다. 왜냐하면 그림 147에 나타나 있는 것을 고려한다면, 방사성탄소 연대는 실제로 훨씬 젊다는 것이다.   

방사성탄소 연대측정 방법은 과거를 해석하는데 있어서 중요성이 점점 증대되고 있다. 그러나 우리는 그것이 어떻게 이루어지고 있으며, 특별히 홍수가 방사성탄소 연대측정에 어떠한 영향을 끼쳤는지를 반드시 이해해야만 한다. 3,500년 이내의 방사성탄소 연대측정은 비교적 정확하다. 4만년 정도의 방사성탄소 연대는(전형적으로 석탄에서) 실제로는 훨씬 젊은 연대인 홍수 시기 근처인 대략 5,000년 정도의 연대일 것이다. 이집트 왕국의 도자기에 기초한 고대의 연대까지도 방사성탄소 연대에 의해서 보정된다.     

*한국창조과학회 자료실/연대문제/C-14 시계에 있는 자료들을 참조하세요

   http://www.kacr.or.kr/library/listview.asp?category=L01

References and Notes

1 . Since the industrial revolution began, human activity, especially the burning of fossil fuels, has altered the ratio of carbon-14 to carbon-12 in the atmosphere. (Fossil fuels contain very little carbon-14.) Also, nuclear explosions in the atmosphere temporarily tripled the ratio.  (See Endnote 3 below.)

2 . A radiocarbon year would also not equal a calendar year if, for example, the half-life of carbon-14 has changed, if carbon-12 or carbon-14 was added to or leached from the specimen being dated, or if the formation rate of carbon-14 in the upper atmosphere changed.

3 . In 1952, when Willard Libby first published his work on radiocarbon dating, he called attention to the critical assumption that the ratio of carbon-14 to carbon-12 has been constant. He tested that assumption by making various measurements and calculating how rapidly carbon-14 was forming and decaying. Surprisingly, he saw that carbon-14 was forming faster than it was decaying. That meant there was less atmospheric carbon-14 in the past. If we did not know that, we would incorrectly conclude that the lack of carbon-14 in dead animals and plants was because much time had passed and the carbon-14 had decayed.

Libby believed his measurements were in error, because he thought the earth was so old that a balance between formation and decay must exist.  He wrote:
If the cosmic radiation has remained at its present intensity for 20,000 or 30,000 years, and if the carbon reservoir has not changed appreciably in this time, then there exists at the present time a complete balance between the rate of disintegration of radiocarbon atoms and the rate of assimilation of new radiocarbon atoms for all material in the life-cycle. Willard F. Libby, Radiocarbon Dating (Chicago: University of Chicago Press, 1952), pp. 4-9.

Recently, Libby’s measurements have been repeated with even greater accuracy. These results show that the out-of-balance condition is even greater than Libby believed. Radiocarbon is forming 28-37% faster than it is decaying. However, the changes in the carbon-14 to carbon-12 ratio, from 3,500 years ago to the industrial revolution, have been very small, because the biosphere has so much carbon-12. [See Melvin A. Cook, 'Nonequilibrium RadioCarbon Dating Substantiated,” Proceedings of the First International Conference on Creationism, Vol. 2 (Pittsburgh, Pennsylvania: Creation Science Fellowship, 1986), pp. 59-68.]  This is what we would expect as a result of the flood.

'It now appears that the C14 decay rate in living organisms is about 30 per cent less than its production rate in the upper atmosphere.” William D. Stansfield, Science of Evolution (New York: Macmillan Publishing Co., 1977), p. 83.

4 . Robert H. Brown, 'Implications of C-14 Age vs. Depth Profile Characteristics,” Origins, Vol. 15, No. 1, 1988, pp. 19-29.

Radiocarbon dates of seeds in ancient caves often span unreasonably long time periods, such as 2,000 years. [See for example, Bruce D. Smith, 'The Initial Domestication of Cucurbita pepo in the Americas 10,000 Years Ago,” Science, Vol. 276, 9 May 1997, pp. 932-934. Also see, Wade Roush, 'Squash Seeds Yield New View of Early American Farming,” Science, Vol. 276, 9 May 1997, pp. 894-895.]

5 . W. S. Glock and S. Agerter, 'Anomalous Patterns in Tree Rings,” Endeavor, Vol. 22, January 1963, pp. 9-13.

6 . No carbon-14 existed right after the creation, because carbon-14 accumulates with time. The preflood earth had more land area and less sea area, because approximately half of today’s water was under the earth’s crust. Therefore, what little carbon-14 accumulated before the flood was diluted with the carbon-12 in the vast amounts of lush vegetation growing on the earth, most of which was buried during the flood to become our coal, oil, and methane deposits.

7 . The oldest living tree known (called the Methuselah Tree) is a bristlecone pine in the White Mountains of California. The American Forestry Association estimates it is 4,600 years old. Amazingly, it is not part of any 'long chronology.” Its age, however, is remarkably close to the probable time of the flood, about 5,000 years ago. It should not be surprising that some trees alive today started growing soon after the flood.

8 . Harold S. Gladwin, 'Dendrochronology, Radiocarbon and Bristlecones,” Anthropological Journal of Canada, Vol. 14, No. 4, 1976, pp. 2-7.

9 . 'The entire chronology is the work of one laboratory, the director of which [C. W. Ferguson] has refused to allow critical study of the raw data.” For details, see Herbert C. Sorensen, 'Bristlecone Pines and Tree-Ring Dating: A Critique,” Creation Research Society Quarterly, Vol. 13, June 1976, p. 5.

Leading tree-ring specialists do not subject their judgements to statistical tests. In a private three-hour meeting (19 July 1989) I had with the director (Dr. Malcolm Hughes) and lead scientist (Dr. Austin Long) of the world’s largest tree-ring laboratory (University of Arizona’s Laboratory of Tree-Ring Research), both expressed no interest in doing so.

A year before, a worker in this laboratory told a mutual friend of ours that a form of circular reasoning was used in tree-ring chronologies. Wood specimens considered for 'long chronologies” are first radiocarbon dated. If the date is old enough (perhaps by an erroneous reading), tree-ring specialists, look at ring thicknesses for a way to extend the 'long chronology.” This chronology is then used to assure the public that radiocarbon dating has been calibrated by a continuous sequence of tree rings. [This unsound practice is also described by Henry N. Michael and Elizabeth K. Ralph, '‘Quickee’ 14C Dates,” Radiocarbon, Vol. 23, No. 1, 1981, pp. 165?166.]

10 . R. E. Taylor et al., 'Major Revisions in the Pleistocene Age Assignments for North American Human Skeletons by C-14 Accelerator Mass Spectrometry,” American Antiquity, Vol. 50, No. 1, 1985, pp. 136-140.

출처 : CSC
URL : http://www.creationscience.com/onlinebook/FAQ2.html#wp1303390
번역자 : IT사역위원회

관련 자료 링크:

1. “오래된” 화석나무 내의 방사성탄소 (Radiocarbon in Ancient Fossil Wood)

2. 다이아몬드 내의 방사성탄소는 수십억 년의 연대를 거부한다. (Diamonds: a creationist’s best friend Radiocarbon in diamonds: enemy of billions of years)

3. 또 다시 확인된 다이아몬드 내의 방사성탄소 : RATE 프로젝트의 C-14 연구 결과를 확증하다. (Radiocarbon in Diamonds Confirmed)

4. 과도한 아르곤 : 화산암에 대한 K-Ar, Ar-Ar 연대측정에 있어서 아킬레스 건 (Excess Argon : The Achillies' Heel of Potassium-Argon and Argon-Argon Dating of Volcanic Rocks

5. 화석 나무에서 과도하게 부풀려지는 방사성탄소 연대 : 밝혀진 새로운 메커니즘 (Much-inflated carbon-14 dates from subfossil trees : a new mechanism)

6. 연대 측정의 딜레마 : 고대 사암 속에 화석 나무 (Dating dilemma : fossil wood in 'ancient' sandstone)

7. 방사성탄소 연대측정은 지구의 나이가 오래 되었음을 입증했는가? (Does carbon dating prove the Earth is millions of years old?)

8. 화석화된 나무에 대한 방사성 탄소연대 측정 (Radio Carbon Datable Petrified Wood)

9. 진화론의 오래된 연대를 무너트리고 있는 방사성 탄소 연대 (Carbon Dating Undercuts Evolution's Long Ages)

10. 실험에 의해 13,000 년으로 입증된 백악기의 석회암

11. 고대 석탄에서 발견되는 방사성탄소 (Radiocarbon Found in Ancient Coal)

12. 나이테 연대측정 (연륜연대학) Tree ring dating (dendrochronology)

13. C-14 은 공룡의 나이가 젊음을 증거하고 있다 (Carbon-14 Verifies Young Age of Dinosaurs)

14. ICR이 방사성동위원소 연대측정의 유효성에 도전하다. : RATE 프로젝트의 결과 보고 1 (ICR Challenges Validity of Radiometric Dating)

15. 첫 번째 ‘RATE' 학술회의 : RATE 프로젝트의 결과 보고 2 (A First 'RATE' Conference)

16. 젊은 지구를 뒷받침하는 RATE의 새로운 자료 (New RATE Data Support A Young World)

17. 핵붕괴 : 젊은 세계에 대한 증거 (Nuclear Decay : Evidence for a Young World)

18. 방사성의 10억 배 가속이 실험실에서 증명되었다 (Billion-fold Acceleration of Radioactivity Demonstrated in Laboratory)

19. 폴로늄 방사성후광 : 실험되고 입증된 그들의 형성 모델 Polonium Radiohalos : The Model for Their Formation Tested and Verified

20. 방사성 동위원소 연대측정에 관해 알려지지 않은 사실들 (The way it really is : little-known facts about radiometric dating)

21. 플라스마 상태에서 수십 억 배로 가속되는 방사능 붕괴 발견

22. 지구의 나이에 대한 새로운 과학적 증거들

23. 지질학자들의 연대측정의 불일치 (Geologists‘ Dating Discrepancies)

24. 방사성 연대측정과 순환논법 (Radiogenic Dating and Circular Logic)

25. 방사성 동위원소 연대측정의 혼동 (Radiodating Confusion)

26. 젊은 지구(The Young Earth) 5장. 방사성 동위원소 연대측정 (1) (연대측정의 가정들, 그랜드 캐년의 연대측정)

27. 젊은 지구(The Young Earth) 5장. 방사성 동위원소 연대측정 (2) (운석의 연대, 방사성 할로, C-14)

28. 그랜드 캐년의 암석들에 대한 방사성 동위원소 연대측정 (Radioisotope dating of rocks in the Grand Canyon)

29. 잘못된 가정은 잘못된 답을 만든다. : 방사성 동위원소 연대측정의 가정들 (Wrong Assumptions Yield Wrong Answers)

30. 방사성 동위원소 연대측정법

31. 두 모래시계 이야기 (A Tale of Two Hourglasses)