지구의 나이는 어떻게 계산되나요?

수오미 NPP 위성이 촬영한 여러 장의 사진을 종합하여 만든 지구의 상세 이미지. 사진: NASA/JPL

지구의 나이는 약 45억 4천만 년입니다. 그 기간 동안 지구는 대륙이 형성되고 사라지고, 만년설이 팽창하고 줄어들었으며, 단세포 생물에서 거대한 흰긴수염고래로 생명체가 진화하는 모습을 목격했습니다. 그렇다면 과학자들은 지구의 나이를 어떻게 알 수 있을까요?

콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스 지질학자 베키 플라워스는 "지구과학자가 암석을 관찰할 때, 그것은 단순한 암석이 아닙니다. 그 암석에는 우리가 해석해 볼 수 있는 이야기가 담겨 있습니다."라고 말했습니다.

마그마나 용암에서 광물이 형성될 때 우라늄과 같은 방사성 물질의 흔적이 포함되는 경우가 많습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 방사성 원소는 붕괴되어 방사선을 방출하고, 결국 새롭고 더 안정적인 원소로 변하여 광물 내부에 갇히게 됩니다.

일반적인 우라늄 형태인 방사성 우라늄-238을 예로 들어 보겠습니다. 우라늄-238의 원자는 납으로 변할 때까지 에너지를 방출합니다. 이 과정은 반감기라는 고정된 속도로 일어나는데, 이는 원자의 절반이 붕괴하는 데 걸리는 시간입니다.

우라늄-238의 반감기는 40억 년이 넘습니다. 즉, 시료 내 우라늄-238의 절반이 납으로 변하는 데 40억 년 이상이 걸립니다. 따라서 우라늄-238은 매우 오래된 물체의 연대 측정에 이상적입니다.

과학자들은 반감기를 이용하여 방사성 "모원소"와 안정한 "자원소"의 비율을 바탕으로 암석의 연대를 계산할 수 있습니다. 이 방법을 방사성 연대 측정이라고 합니다.

플라워스는 지르콘이 비교적 많은 양의 우라늄을 함유하고 있기 때문에 방사성 동위원소 연대 측정에 자주 사용된다고 말했습니다. 우라늄-납 연대 측정은 방사성 동위원소 연대 측정의 한 유형일 뿐입니다. 탄소 동위원소 연대 측정과 같은 다른 방법들도 있습니다. 탄소 동위원소 연대 측정은 가장 일반적인 방법 중 하나로, 수천 년의 반감기를 가진 탄소의 방사성 동위원소를 사용하며 유기물의 연대 측정에 유용합니다.

이러한 방법을 사용하여 지질학자들은 지구상의 광물이 44억 년이라는 것을 발견했습니다. 이는 푸른 행성이 적어도 그만큼 오래 존재했음을 의미합니다. 그런데 왜 그들은 지구의 나이가 45억 년, 아니 1억 년 이상이라고 생각하는 걸까요?

지구는 수십억 년에 걸쳐 많은 변화를 겪었는데, 특히 판구조론과 같은 작용으로 인해 지각이 이동하고, 마그마에서 새로운 땅이 형성되고, 오래된 땅이 땅속으로 다시 끌려들어가는 현상이 두드러졌습니다. 그 결과, 과학자들이 지구 초기의 암석을 찾는 것은 매우 어렵습니다. 암석들은 오래전에 침식되거나 녹아서 원자재로 변했기 때문입니다.

하지만 과학자들은 방사성 탄소 연대 측정법을 사용하여 태양계 다른 곳의 암석의 나이를 알아낼 수 있습니다. 일부 운석에는 45억 6천만 년 이상 된 물질이 포함되어 있으며, 달과 화성에서 온 암석도 약 45억 년 된 것으로 알려져 있습니다.

이 날짜들은 전문가들이 어린 태양을 둘러싼 가스와 먼지 구름에서 태양계가 형성되기 시작했다고 생각하는 시기와 상당히 가깝습니다. 이러한 상대적인 연대를 바탕으로 지구, 달, 화성, 그리고 인근 천체들의 형성 연대를 추정할 수 있습니다.

하버드 대학교 지구 및 행성 과학자 레베카 피셔에 따르면, 원시 먼지 구름에서 지구로의 전환은 순식간에 일어난 것이 아니라 수백만 년에 걸쳐 이루어졌습니다. 이는 우리가 지구의 나이를 이해하는 기준이 특정 연도가 아니라, 푸른 행성이 형성되기 시작한 시기라는 것을 의미합니다.

출처 VNE

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