지구의 나이는 어떻게 계산되나요?

이 상세한 지구 이미지는 수오미 NPP 위성이 촬영한 여러 장의 이미지를 합성한 것입니다. 사진: NASA/JPL

지구의 나이는 약 45억 4천만 년입니다. 이 기간 동안 지구에서는 대륙의 생성과 소멸, 빙하의 확장과 수축, 그리고 단세포 생물에서 거대한 참고래에 이르기까지 생명체의 진화가 일어났습니다. 그렇다면 과학자들은 어떻게 지구의 나이를 알 수 있을까요?

콜로라도 볼더 대학교의 지질학자 베키 플라워스는 "지구과학자가 암석을 볼 때, 그것은 단순한 암석이 아닙니다. 그 암석에는 우리가 해독하려고 노력할 수 있는 이야기가 담겨 있습니다."라고 말했습니다.

마그마나 용암이 형성될 때, 광물에는 종종 우라늄과 같은 방사성 물질의 흔적이 포함되어 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 방사성 원소는 붕괴하면서 방사선을 방출하고, 결국 광물 내에 갇힌 새롭고 더 안정적인 원소로 변환됩니다.

흔히 볼 수 있는 우라늄의 형태인 방사성 우라늄-238을 예로 들어보겠습니다. 이 원자는 납으로 변할 때까지 에너지를 방출합니다. 이 과정은 반감기라고 하는 일정한 속도로 일어나는데, 반감기는 원자의 절반이 붕괴하는 데 걸리는 시간을 의미합니다.

우라늄-238의 반감기는 40억 년이 넘습니다. 즉, 시료에 있는 우라늄-238의 절반이 납으로 변하는 데 40억 년 이상이 걸린다는 뜻입니다. 이러한 특성 때문에 우라늄-238은 매우 오래된 물체의 연대를 측정하는 데 이상적입니다.

과학자들은 반감기를 이용하여 방사성 "모체" 원소와 안정 "딸" 원소의 비율을 통해 암석의 나이를 계산할 수 있습니다. 이 방법을 방사성 연대 측정법이라고 합니다.

플라워스는 지르콘이 비교적 많은 양의 우라늄을 함유하고 있기 때문에 방사성 연대 측정에 흔히 사용된다고 설명했습니다. 우라늄-납을 이용한 방사성 연대 측정은 여러 방법 중 하나일 뿐입니다. 다른 방법으로는 탄소 연대 측정과 같이 다른 원소를 사용하는 방법도 있습니다. 탄소 연대 측정은 수천 년의 반감기를 가진 방사성 탄소 동위원소를 이용하는 가장 일반적인 방법 중 하나로, 유기물의 연대 측정에 매우 유용합니다.

이러한 방법 덕분에 지질학자들은 지구에서 44억 년 된 광물을 발견했는데, 이는 지구가 적어도 그만큼 오래전부터 존재해 왔다는 것을 의미합니다. 하지만 그들은 왜 지구의 나이가 45억 년이 넘는다고 믿는 걸까요? 이는 1억 년 이상 더 오래된 수치입니다.

지구는 수십억 년에 걸쳐, 특히 판 구조론과 같은 과정을 통해 극적으로 변화해 왔습니다. 판 구조론은 지각의 이동, 마그마로부터 새로운 땅의 형성, 그리고 오래된 땅이 지구 내부로 끌어당겨지는 현상을 일으킵니다. 그 결과, 과학자들이 지구 초기 시대의 암석을 찾는 것은 매우 어렵습니다. 초기 암석들은 오래전에 침식되거나 녹아서 원료 물질이 되었기 때문입니다.

하지만 과학자들은 탄소 연대 측정법을 이용하여 태양계 다른 곳에서 온 암석의 나이를 알아낼 수 있습니다. 일부 운석에는 45억 6천만 년이 넘는 물질이 포함되어 있으며, 달과 화성의 암석 또한 약 45억 년 전의 것입니다.

이 연대는 전문가들이 태양계가 초기 태양을 둘러싼 가스와 먼지 구름에서 형성되기 시작했다고 믿는 시기와 매우 가깝습니다. 이러한 상대적인 연대를 바탕으로 지구, 달, 화성 및 기타 인근 천체의 형성 과정을 시간 순서대로 재구성할 수 있습니다.

하버드 대학교의 지구 및 행성 과학자인 레베카 피셔에 따르면, 원시 먼지 구름이 지구로 변모하는 과정은 순식간에 일어난 것이 아니라 수백만 년에 걸쳐 진행되었습니다. 이는 우리가 지구의 나이를 특정 연도에 기반하여 이해하는 것이 아니라, 푸른 행성이 형성되기 시작한 시점을 기준으로 이해해야 한다는 것을 의미합니다.

출처: VNE

출처 링크: https://baotayninh.vn/tuoi-trai-dat-duoc-tinh-nhu-the-nao-a157297.html