隕石(운석 meteorite)의 충돌

[시너먼]

유성체라고 부르는 금속 또는 석질 물질이

지구 대기를 통과하는 동안 완전히 소멸하지 않고

지면에 떨어진 행성간 입자나 덩어리이다.

운석

운석은

유성체라고 부르는 금속 또는 석질 물질이

지구 대기를 통과하는 동안 완전히 소멸하지 않고

지면에 떨어진 행성간 입자나 덩어리이다.

종종 다른 행성이나 위성의 표면과 충돌한 이와 비슷한 물체도 운석이라 부른다.

유성체는 적어도 11㎞/s의 속도로 지구 대기로 들어오며,

대기와 상호작용하면서 높은 온도로 가열되어

빛이 나고 증발하며 주위 공기를 가열시킨다.

이 과정은 유성 이라고 하는 빛줄기를 만든다.

유성체는 밀도가 높은 하층대기를 통과하면서

보통 쪼개져 분해된다.

1년에 수천 개의 유성체가 지구 대기로 들어오지만

단지 수백 개만이 지면에 도달한다.

가끔 수t 또는 그 이상 되는 아주 큰 유성체의 잔해가 지면과 충돌하여

그 충격으로 인해 운석구덩이 가 만들어진다.

운석은 크게 분화운석과 미분화운석의 2개 군(群)으로 나뉜다.

미분화운석은

화성용융(火成熔融)과 연관된 화학적 분화과정을 겪은 것으로 보이지 않는 운석이다.

이들은 가장 많은 운석인 구립운석 (chondrite)으로 이루어져 있는데,

이것은 주로 규산염 광석인 감람석과

휘석으로 구성된 수㎜ 크기의 소구체인 콘드룰(chondrule)을 함유하고 있다.

구립운석은

화학적 차이점을 근거로 하여

보통 정상(正常)·엔스태타이트·탄소질 등 3종류로 다시 나누어진다.

예를 들어 엔스태타이트 구립운석은 정상구립운석보다

화학적 환원이 더 되었기 때문에 구성하는 거의 모든 철은 금속상태로 되어 있다.

탄소질 구립운석은

정상 구립운석이나 엔스태타이트 구립운석보다 탄소를 더 많이 함유하고 있다.

분화운석은

핵 형성과 마그마 분화작용을 겪었던 행성체에서 나타난다고 생각되는

화학적 분화의 한가지라고 여겨진다.

이것은 지구와 달의 화산암에서 관찰된 것과 비슷하다.

이러한 운석군은 일반적으로 철질·석질·석철질 등의 범주로 나누어진다.

철질운석은

주로 니켈-철 금속과 황화철(Ⅱ)로 구성되어 있다.

석질운석은

규산염(예를 들면 감람석·사방휘석·사장석)은 풍부하지만, 금속과 황화물은 적다.

석질운석의 주요 하위분류는

무구립운석으로서 콘드룰을 갖지 않는다는 것이 특징이다.

석철질 운석은 다량의 니켈-철 금속과 분화된 규산염 암석의 혼합물을 포함하고 있다.

  운석은 그들의 화학적 특성, 조직, 내부구조가

태양계의 초기 역사에 대한 실마리를 주기 때문에 상당한 과학적 관심의 대상이다.

거의 모든 운석은

지구의 탄생과 비슷한 시기인 약 45억 년 전에 부스러기 물질이 결합된

소행성간의 충돌에 의해 생긴 유성체에서 비롯되었다는 것이 널리 받아들여지고 있다.

또한 CI 탄소질 구립운석 같은 몇몇 운석들은

많은 연구자들이 태양계를 형성한 가스와 티끌의 가장 초기의 잔해로 여기는

혜성의 핵에서 비롯되었다는 것을 나타낸다.

충돌 판단 기준

  충돌구덩이들은 크기와 형태 모두가 서로 다를 수 있다.

그 종류는 원래 암석층을 가진 융기된 가장자리나 바깥쪽이

팬 구조를 가진 컵 모양의 단순한 함몰구조부터 중앙에 언덕이나 봉우리가 있는 공동,

더욱 복잡한 중앙 봉우리와 분지를 가진 공동,

그리고 지름이 수백㎞에 이르는 여러 개의 고리 모양의 분지들까지 있다.

그래서 형태는 충돌구조를 구분하는 데 사용되는 기준의 하나이다.

단순한 구덩이의 경우 윤곽이 뚜렷한 가장자리,

그릇 모양의 단면, 중앙으로 갈수록 두꺼워지는 광대한 낙하 퇴적물,

그리고 중앙의 바닥을 따라 녹아 흘러든 1~2％ 정도의 충돌잔해물 등이 특징이다.

구덩이의 지름대 깊이의 초기 비는 약 5：1이다.

구덩이의 지름이 4~5㎞ 이상이면

중앙의 바닥 밑에 있는 파열영역이 전 단변형된 선을 따라 융기하는 경향이 나타난다.

크고 복잡한 구덩이들은 넓은 돔 형태의 융기지역을 갖고 있는데

이러한 융기지역들은 때때로 지형학적 표현으로 중앙의 봉우리라고 한다.

이러한 융기부분의 암석은 충격파의 영향을 강력하게 받아 복잡하게 뒤틀릴 수 있다.

직경 대 깊이의 비가 약 10대 1이고

중앙에 융기지역을 가진 커다란 구덩이들은 운석에 의한 것이라기보다는

혜성의 충돌로 형성된 것이라는 제안이 있다.

낮은 밀도의 혜성 같은 투사물이 지각과 충돌할 때,

강한 에너지가 분출된 흔적이 표면 근처에 남는다(운동 에너지).

이러한 현상은 관통하는 철운석의 경우보다

측면 공동이 더욱 효과적이 되도록 만든다.

일반적으로 복잡한 구덩이들은 비교적 낮은 가장자리를 가져 윤곽이 뚜렷하지 않고

가장자리와 중앙지역 봉우리 사이의 고리 모양의 함몰지역에는

녹은 각력암 퇴적물을 가지고 있다.

  충돌 기원에 의하지 않은 몇몇 구조들은

운석구덩이와 비슷한 점이 많다.

지금까지의 유일하고 명확한 판단기준은 암석에 있다.

 어떠한 형태의 암석들도 충돌하는 동안 엄청난 변화를 겪는데

이것을 충격파에 의한 변성작용이라고 표현한다(충격 변성작용).

암석과 그 구성광물을 통과하는 순간적인 압력파는

고압·고온, 그리고 그들의 성분 및 성질을 바꾸는 빠른 변형률 등의 뚜렷한 효과를 발생시킨다.

이러한 변화는

500~750kbar(1,400~1,800㎞ 깊이의 지구 압력과 비슷함)에 이르는 압력과

2,000℃ 이상의 온도,

그리고 산이 형성되는 동안 작용하는 것보다 수백만 배 빠른 변형률 등에 의해

수㎲(10^－6초)~수㎳(10^-3초) 사이에 일어난다.