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태양계보다 더 오래된 물질 운석서 발견

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태양계보다 더 오래된 물질 운석서 발견

2020.01.14 11:43
운석에서 발견된 태양 전 알갱이의 모습이다. 이 알갱이들은 태양계가 형성되기 전에 만들어진 별의 폭발에 의해 형성된다. 미국립과학원회보 제공
운석에서 발견된 태양 전 알갱이의 모습이다. 이 알갱이들은 태양계가 형성되기 전에 만들어진 별의 폭발에 의해 형성된다. 미국국립과학원회보 제공

지구에서 발견된 운석에서 태양계가 만들어지기 전인 약 70억 전에 만들어진 것으로 추정되는 물질이 발견됐다. 지구에서 발견된 물질 중 가장 오래된 것이다.

 

미국 시카고 필드자연사박물관 큐레이터인 필립 헥 미국 시카고대 지구물리학부 교수는 태양이 형성되기 전에 만들어진 운석 내 알갱이를 분석한 연구결과를 이달 13일 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 발표했다.

 

운석에서는 가끔 태양계가 형성되기 이전에 만들어진 ‘태양 전 알갱이’가 발견된다. 지구에서 떨어진 운석의 약 5%에서만 발견된다. 크기도 작아 분석이 어렵다. 연구팀은 1969년 호주에 떨어진 100㎏ 이상의 대형 운석 ‘머치슨’의 분말을 분석했다. 필드자연사박물관은 머치슨 운석 중 가장 많은 양을 할당받아 연구에 활용하고 있다.

 

운석에서 태양 전 알갱이를 찾아내려면 조각을 가루로 분쇄해야 한다. 연구팀에 따르면 조각을 분쇄하면 이상한 조미료처럼 썩은 땅콩버터 냄새가 난다고 한다. 썩은 땅콩버터 냄새를 풍기는 운석 가루는 태양 전 알갱이만 남을 때까지 산으로 용해한다. 헥 교수는 “바늘을 찾기 위해 건초더미를 태우는 것과 같다”고 설명했다.

 

태양 전 알갱이의 나이는 은하계를 떠도는 동안 고에너지 우주선에 얼마나 노출됐는지를 측정해 파악한다. 우주선 중 일부는 물질을 새로운 원소로 바꾸는데 이 원소의 수를 재면 얼마나 오랜 기간 우주를 떠돌아다녔는지 알 수 있다. 헥 교수는 “비바람에 양동이를 두는 것과 비슷하다”며 “강우량이 일정하다고 가정하면 축적된 물의 양이 시간을 알려준다”고 말했다.

 

분석 결과 태양 전 알갱이의 약 60%는 46~49억 년 전 형성된 것으로 나타났다. 약 10%는 55억 년 이상 된 것도 있었다. 태양은 약 46억 년 전, 지구는 45억 년 전 형성된 것으로 추정된다. 지금까지 발견된 운석 속 태양 전 알갱이 중 가장 오래된 것은 약 55억 년 것이었는데 이보다 더 오래된 알갱이가 발견된 것이다.

 

연구팀은 이번 발견은 별이 생성되는 시기가 불규칙하다는 가설에 손을 들어주는 결과라고 풀이했다. 태양 전 알갱이는 별이 수명을 다하고 폭발할 때 만들어지기 때문에 이를 토대로 별의 생성 시기를 추론할 수 있다. 연구팀은 46~49억 년 전 형성된 알갱이는 약 70억 년 전 만들어진 별에 의해 형성된 것으로 이 시기가 우주 베이비붐처럼 별의 생성이 활발했던 시기로 추측했다. 헥 교수는 “태양계가 시작하기 전에 평균보다 더 많은 별이 형성될 때가 있었던 것”이라고 말했다.

 

헥 교수는 “운석은 지구에 도달하는 가장 오래된 물질로 여기서 별과 생명체 탄소의 기원, 숨쉴 때 필요한 산소의 기원을 배울 수 있다”며 “운석을 통해 태양 이전의 시간도 추적할 수 있다”고 말했다.

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