​지구에서 가장 오래된 암석이 다른 행성의 생명 존재를 입증할 수 있을까?

[박원서]

​지구에서 가장 오래된 암석이 

다른 행성의 생명 존재를 입증할 수 있을까?

지구에서 가장 오래된 암석이

다른 행성의 생명 존재를 입증할 수 있을까?

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과학자들이 지구에서 가장 오래된 암석을 찾아냈다고 보고했으며,

이는 지구 역사 속 미지의 한 장을 열 열쇠가 될 수 있다고 보고 있다.

지구에는 약 45억 년 전으로 거슬러 올라가는 암석들이 존재하지만,

 이는 모두 운석으로 지구에서 형성된 것은 아니다. 지금까지 

지구에서 형성된 암석 가운데 가장 오래된 것으로 확인된 것은

 약 40억 3천만 년 전의 것이었다. 하지만 최근 연구에 따르면 

누브아기투크 녹색암대(Nuvvuagittuq Greenstone Belt)가 

이보다 더 오래된 것으로 보인다. 그렇다면 

이 발견은 생명의 기원에 대해 어떤 의미를 가지며, 

다른 행성의 생명 가능성과는 어떤 관련이 있을까?

사진을 통해 자세히 알아보자.

퀘벡 북부

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캐나다 허드슨만 동쪽 해안, 

퀘벡 북부의 외딴 지역에 위치한 

한 암반 지대는 겉보기에는 

여느 바위 지형과 다를 바 없어 보인다. 

그러나 지난 20여 년간 이곳은

현대 지질학 역사에서 가장 중요한 

논쟁 중 하나의 중심에 있었다.

고대 해저

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누브아기투크 녹색암대(Nuvvuagittuq Greenstone Belt)로

 알려진 이 고대 해저의 노출된 흔적은, 지구 지각에서 

지금까지 발견된 가장 오래된 암석 조각이 보존된 

지질학적 장소로 여겨지고 있다. 이는 곧 이곳이 

세계에서 가장 오래된 암석의 고향일 수 있다는 뜻이다.

지질 이언(eon)

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이 지질학적 연대를 이해하려면 지질 시대 구분인

 ‘지질 이언(eon)’에 대한 이해가 필요하다. 

과학자들은 지구의 역사를 기후 변화나 생명체의 

출현 등 주요 지질학적 사건을 기준으로 나누기 위해 

네 가지 주요 이언으로 구분하고 있다.

수십억 년

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가장 최근의 이언은 현생대이며, 

그 이전은 원생대, 그다음은 시생대이다. 

그리고 가장 오래된 이언은 

약 46억 년 전에 시작된 하데스대이다. 

누브아기투크 녹색암대에서 발견된 암석은

 바로 이 하데스대에 형성된 것으로 추정되며,

 지금까지 이 시기에 해당하는 암석이 

발견된 것은 이번이 처음이다.

하데스대

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하데스대 당시 지구는 뜨겁고 격동적인 환경이었다.

 현재까지 지질학자들은 이처럼 오랜 옛날의 극한 

기후 속에서 형성된 암석에 대한 정확한 자료를 

거의 갖고 있지 않다. 그러나 누브아기투크 녹색암대는

 이 공백의 역사를 메울 수 있는 소중한 단서를 

제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구의 중요성

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이 연구가 중요한 이유는, 누브아기투크 녹색암대 내에 

존재하는 극소량의 하데스대 지각을 분석함으로써 

지구의 기원과 생명의 탄생 과정에 대한 지금까지 

밝혀지지 않은 귀중한 단서를 얻을 수 있기 때문이다.

지구의 형성

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이 암석들의 나이를 이해하기 쉽게 설명하자면, 

이들은 지구와 태양계가 형성되기 시작한 이후 

약 4억 년이 지난 시점에 만들어졌다. 

겉보기에는 긴 시간처럼 느껴질 수 있지만, 

지구의 전체 역사 속에서는 비교적 

짧은 기간에 해당한다.

초기 생명체

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이 퇴적암에서 발견된 초기 생명체의 흔적은 

훨씬 더 큰 의미를 지닐 수 있다. 이는 

생명의 기원이 이전에 생각했던 것보다 

훨씬 빠르게 이루어졌다는 것을 시사한다.

다른 행성의 생명체

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천문생물학자 도미닉 파피노 박사에 따르면,

 이는 우주에 생명이 흔하고 널리 퍼져 있을

 가능성을 높인다고 했다.

논란이 있는 연대

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지구에서 가장 오래된 암석인지 여부는 

여전히 뜨거운 논쟁거리다.

 여러 연구진이 누브아기투크 녹색암대의 

연대를 측정하려 했으며, 최소 37억 5천만 년 

이상이라는 점만은 대체로 공감대를 이루고 있다

가장 오래된

암석에 대한 경쟁

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이는 누브아기투크 녹색암대가 지구에서 

가장 오래된 암석은 아니라는 뜻이다. 

아카스타 편마암 복합체는

 40억 3천만 년 된 암석으로, 

캐나다 북서부 옐로우나이프에서 

북쪽으로 300킬로미터 떨어진 

노출된 강둑에 위치해 있다.

역사로

밝혀내지 못함

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이 암석들의 연대는 확실히 확인되어 

지구에서 가장 오래된 지질학적 형성물로

 더 널리 인정받고 있다. 하지만 이들은 

시생대와 하데스대 사이에 형성된 것으로,

 여전히 지질학 역사상 가장 오래된 

시기를 밝혀내지는 못한다.

암석의 연대 측정

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암석의 연대를 측정하려면 방사성 

연대 측정 기법을 사용해야 한다. 

이 기법은 암석 내 특정 원소의 자연스럽고 

자발적인 방사성 붕괴를 이용해,

 마치 시계처럼 퇴적물의 나이를 파악한다.

모래시계 이론

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이를 더 잘 이해하기 위해 모래시계 비유를 사용할 수 있다.

 위쪽에 있는 모래알은 방사성 원소를, 아래쪽에 있는

 모래알은 방사성 붕괴로 생성된 원소를 의미한다. 

모래가 흐르는 속도는 붕괴 속도를 나타낸다

정확한 시간

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이 원리를 통해 과학자들은 암석의 연대를 측정할 수 있다. 

다만 일부 방사성 연대 측정법은 지각의 높은 온도와 

압력을 견딜 수 있지만, 다른 방법들은

 이 과정에서 변형되기도 한다.

지르콘 분석

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암석 연대를 측정하는 가장 쉽고 효과적인 방법은

 매우 단단한 광물인 지르콘을 분석하는 것이다. 

지르콘은 미세한 결정으로 분해되며 구조 내에 

우라늄을 포함하고 있다. 이를 통해 연구자들은 

우라늄 원자의 방사성 붕괴를 쉽게 측정할 수 있다.

우라늄 원자

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이는 우라늄 원자가 붕괴하면서 

일정한 비율로 납으로 변하기 때문이다. 

하지만 누브아기투크 녹색암대는 

실리콘 함량이 매우 낮아 지르콘을 

포함한 암석이 매우 적다.

조너선 오닐 부교수

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이 때문에 한 지질학자 그룹은 사마륨을 

이용한 새로운 연대 측정법을 시행했다. 

이 획기적인 연구는 오타와 대학교의 

조너선 오닐 부교수가 이끌었다.

사마륨 실험

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사마륨은 희토류 원소로 네오디뮴으로 붕괴된다.

 따라서 사마륨과 네오디뮴의 함량을 측정하면 

연구자들은 암석이 형성된 시기를 추정할 수 있다.

논란이 있는 과정

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하지만 이 방법은 논란을 불러일으켰다. 

일부 전문가들은 사마륨과 네오디뮴의 

함량이 다른 지질학적 과정에 의해 

변질되었을 가능성이 있다고 보고 

신뢰하지 않는다.

전체 암석 시료에 대한 우려

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또 다른 우려는 지르콘처럼 연대 측정이 쉬운 

광물이 없는 상태에서 전체 암석 시료를 

대상으로 연구가 이루어졌다는 점이다. 

이는 단일 광물이라도 변형되면 전체 데이터에 

영향을 미칠 수 있어 문제를 일으킬 수 있다.

암석 연대 초기화

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예를 들어, 한 광물이라도 연대가 초기화되면 

데이터가 왜곡될 수 있다. 이는 암석이 

냉각되거나 결정화될 때, 또는 융해나 

강한 열에 의한 주요 지질학적 사건을 

겪으면서 방사성 시계가 다시

 작동할 때 발생할 수 있다.

두 가지 데이터

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그러나 오닐 교수는 이번 연구가 사마륨의 두 가지 변종이 

네오디뮴의 두 가지 변종으로 붕괴하는 과정을 

측정할 수 있었기에 가치가 있다고 주장했다. 이는

 한 가지 데이터가 아닌 두 가지 데이터를 얻을 수 있다는 뜻이며,

 두 경우 모두 암석의 나이가 41억 6천만 년임을 확인했다.

메타가브로 관입암

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데이터를 수집할 때 오닐 교수는 

누브아기투크 녹색암대 내 변성암의 

한 종류인 메타가브로 관입암에 집중했다.

 그의 연구는 이 암대 내에 최소한 하데스대 

지각의 일부 잔재가 보존되어 있음을 증명했다.

개선된 연구

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이 연구가 누브아기투크 암반이 지구에서 

가장 오래된 암석이라는 결정적인 증거로 

널리 인정받을지는 아직 불확실하다. 

그러나 오닐 교수의 최신 연구는 이전 연구들에

 비해 크게 발전했다는 평가를 받고 있다.

전문가 의견

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제시 라이밍크는 이 분야의 전문가이자

 펜실베이니아 주립대학교 지구과학 교수이다. 

그는 이 논쟁에 대해 의견을 내며, 

이렇게 오래된 암석과 광물을 다룰 때는 

확실한 것이 거의 없다고 설명했다

엄청난 결과

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라이밍크 교수는 정확성 여부와 관계없이 

이번 연구가 매우 중요한 의미를 지닌다고 강조했다. 

그는 “이 암석들이 ‘겨우’ 38억 년 된 것이라 해도, 

보존되어 있다는 사실 자체가 놀랍다”고 말했다.

획기적인 연구

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라이밍크 교수는 “이번 연구는 이전에 발표된, 

이미 설득력 있던 연구보다 41억 5천만 년 전의 연대를 

뒷받침하는 더 강력한 데이터를 제시한다”고 평가했다.

그는 “이 암석들로부터 어떤 근본적인 정보를 얻을 수 

있다는 것 자체가 매우 놀라운 일”이라고 덧붙였다.

이들이 정말 세계에서 

가장 오래된 암석일까?

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따라서 누브아기투크 녹색암대가 진정으로 

세계에서 가장 오래된 암석인지는 여전히 

논쟁거리이지만, 이 암석이 미지의 시기에 

새로운 빛을 비출 것이라는 사실은 분명하다.

출처: (CNN)