가장 뜨거운 온도에서 형성된 암석 발견

(Zircon with baddeleyite rim preserving cubic zirconia orientations. Credit: University of Western Ontario)

과학자들이 지구상에서 가장 높은 온도에서 생성된 암석의 증거를 확인했습니다. 암석은 여러 가지 조건에서 생성되는데, 우리가 쉽게 접근할 수 있는 암석 가운데 가장 높은 온도에서 생성되는 것은 운석 충돌의 결과 생긴 것입니다. 운석이 충돌하면 지표면에서도 섭씨 수천도의 고온과 고압 환경이 생기기 때문입니다.

2011년 대학원생이였던 마이클 자네티 (Michael Zanetti)는 래브라도에 있는 미스타스틴 (Mistastin) 호수 충돌 크레이터에서 매우 높은 온도에서 생성된 지르콘 (zircon) 결정을 찾아냈습니다. 연구팀은 이 결정이 섭씨 수천도의 고온에서 형성된 것이라고 생각했지만, 가장 뜨거운 암석이란 주장은 다소 확실치 않았습니다.

10년이 지난 후 여러 명의 과학자들 (Earth sciences post-doctoral student Gavin Tolometti and co-authors: Timmons Erickson from NASA Johnson Space Center, Gordon Osinski and Catherine Neish from the department of Earth sciences; and Cayron Cyril from the Laboratory of Thermomechanical Metallurgy) 은 다시 이 지르콘 결정의 생성 환경을 검증해 적어도 섭씨 2370도의 고온에서 형성된 것이라는 점을 증명했습니다. 연구팀에 따르면 지금까지 발견된 것 가운데 가장 뜨거운 암석입니다.

물론 소행성 혹은 운석 충돌 장소에서는 높은 열과 함께 엄청난 압력이 가해집니다. 연구팀은 지르콘이 높은 열과 압력을 받아 형성되는 암석인 레이다이트(reidite)를 분석해 충돌 당시 압력이 30-40기가파스칼 (Gigapascal, 1기압이 101,325 Pa) 정도는 됐을 것이라고 추정했습니다. 암석 결정 외부의 증발한 흔적에서는 아마도 100기가파스칼에 도달했을수도 있습니다.

이렇게 높은 온도와 압력은 지표에서는 큰 운석 충돌 이외에는 다른 이유로 생기기 어렵기 때문에 과학자들에게 운석 충돌의 증거를 제시한다는 점에서 중요합니다. 이번 연구는 얼마나 높은 온도와 압력이 가해질 수 있는지를 보여주는 연구로 생각됩니다.

참고

https://phys.org/news/2022-04-hottest.html

G.D. Tolometti et al, Hot rocks: Constraining the thermal conditions of the Mistastin Lake impact melt deposits using zircon grain microstructures, Earth and Planetary Science Letters (2022). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117523

Nicholas E. Timms et al, Cubic zirconia in >2370 °C impact melt records Earth's hottest crust, Earth and Planetary Science Letters (2017). DOI: 10.1016/j.epsl.2017.08.012

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