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2016년 5월 2일 월요일

지구에서 가장 오래된 광물은 운석충돌로 만들어졌다?



(Scanning electron microscope picture of a zircon crystal from the Sudbury crater. Credit: Gavin Kenny, Trinity College Dublin.)


 지구는 태양계가 형성된 46억년 전에 비교적 짧은 시기에 형성된 것으로 생각됩니다. 다만 초기에는 대규모 행성 충돌 및 운석 충돌을 겪어 지각이 파괴되었기 때문에 당시의 암석은 남은 것이 없습니다. 그 이후 지구 암석 역시 대부분 지질 활동을 통해서 사라졌기 때문에 과학자들은 40억 년 이상된 오래된 암석을 찾기가 쉽지 않습니다. 


 그럼에도 불구하고 과학자들은 하데스대 (Hadean Eon. 40~45억 년 전)의 지르콘 암석 결정을 찾아내는 데 성공했습니다. 이 결정들은 높은 온도와 압력에서 형성되는데, 특히 물이 있는 환경에서 잘 형성되기 때문에 초기 지구에도 이미 물이 있었다는 증거로 받아들여지고 있습니다. 


 처음 이 결정이 발견되었을 때 과학자들은 현재 그렇듯이 이 결정들이 판이 충돌하는 지각활동에 의해서 형성되었다고 생각했습니다. 문제는 당시 초기 지구에 이미 판 구조와 지각활동이 활발했냐는 의문입니다. 최신 이론에 의하면 지구의 판 구조가 형성된 것은 이후의 일입니다. 


 따라서 최근의 이론은 이 지르콘 결정들이 사실은 당시 훨씬 흔했던 대규모 운석 충돌에 의한 것이라는 가설을 내놓고 있습니다. 


 더블린에 있는 트리니티 대학 (Trinity College Dublin)의 과학자들은 실제로 운석 충돌이 하데스대에 발견된 지르콘 결정을 만들 수 있는지를 검증하기 위해 캐나다의 온타리오에 있는 서드버리 충돌 분화구(Sudbury impact crater, Ontario, Canada )의 암석을 연구했습니다. 이 충돌 분화구는 20억년이나 된 것으로써 현재 지구에 남아있는 가장 오래된 크레이터입니다. 


 연구 결과는 가설을 지지하는 것으로써 지르콘 결정이 대형 운석 충돌로 형성될 수 있다는 가설을 지지하고 있습니다. 


 지금과는 달리 40억년 이전에는 지구에 대형 운석이 충돌하는 일이 결코 드물지 않았을 것입니다. 이 운석과 혜성은 지구에 여러 가지 물질을 가져다주었고 현재의 지구를 만드는데 큰 영향을 주었습니다. 지구에서 가장 오래된 광물이 여기서 비롯되었다는 이론은 그래서 상당히 그럴 듯한 이야기 같습니다. 


 참고 


Kenny GG, Whitehouse MJ, Kamber BS. Differentiated impact melt sheets may be a potential source of Hadean detrital zircon. Geology. 2016; DOI: 10.1130/G37898.1
References:
1: Watson EB, Harrison TM. Zircon thermometer reveals minimum melting conditions on earliest Earth. Science. 2005; 308:841-844. DOI: 10.1126/science.1110873
2: Marchi S, Bottke WF, Elkins-Tanton LT, Bierhaus M, Wuennemann K, Mordibelli A, Kring DA. Widespread mixing and burial of Earth's Hadean crust by asteroid impacts. Nature. 2014; 511:578-582. DOI: 10.1038/nature13539



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