최초 지구의 탄생과 역사, 나이

최초 지구의 탄생과 역사, 나이, 측정법

최초 지구의 탄생

지구는 대기로 둘러싸인 고체 내구에 지각과 맨틀, 핵의 3층 구조로 이루어져 있고 약 46억 년 전에 만들어진 원시 지구의 주변에는 수많은 미행성체들이 있었다. 지구 중력이 커지면서 미행성체들을 끌어들이는 힘도 강해지고 그로 인해 지구와 미행성체와의 충돌로 지구는 점점 커지게 된다.

이 충돌로 지구의 온도가 상승하고 지구 내부에 녹이 있던 무거운 금속인 철과 니켈등은 중심부에 모여 핵을 이루고, 상대적으로 가벼운 규산염 광물은 맨틀을 이루었다. 이후 지구 온도가 내려가 표면이 식으면서 지각이 만들어진다. 원시 지구와 충돌할 때 미행성체에서 배출된 물과 이산화탄소, 메탄 등의 성분은 대기를 형성하면서 차차 지구의 모습이 갖춰지게 된다.

 

지구의 역사, 나이 측정

인류는 오래전부터 지구의 나이가 얼마나 되는지 관심이 많았다. 17세기 무렵에는 기독교의 성서에 근거하여 지구의 나이는 6000년가량 되었다고 믿었다. 그러나 많은 과학자들이 지구 나이를 과학적으로 산출하려는 시도를 하였는데, 그중 대표적인 과학자는 켈빈과 졸리였다. 

켈빈은 지구 생성 당시의 온도가 태양의 표면 온도와 같다는 가정하에 지구가 현재와 같은 온도로 냉각되는 데 걸리는 시간을 계산하여 지구 나이는 약 2000만 년이라고 주장하였다.

한편 졸리는 해수에 녹아 있는 소금의 총량과 1년에 바다로 유입되는 소금의 양에 근거하여 지구 나이는 약 9000만 년이라고 계산하였다.

하지만 라이엘과 같은 지질 학자들은 지구에서 일어나는 침식작용과 풍화작용 및 퇴적 작용이 매우 서서히 일어나므로 지구의 실제 나이는 켈빈이나 졸리가 구한 나이보다 매우 많다고 주장하였다.

 

 

더 발전한 지구 나이 측정법

연대측정법

20세기 들어 방사성 동위 원소를 이용한 연대 측정법이 개발되면서 지구의 나이를 한층 더 정확하게 측정할수 있게 되었다. 1905년 미국의 볼트 우드는 지구의 나이를 약 22억 년, 태양계의 나이를 약 50억 년으로 계산했다. 맨틀 대류설을 제안한 영국의 홈스는 우라늄(U)이 납(Pb)으로 붕괴하는 반감기를 이용하여 지구의 나이가 약 30억 년이란 결과를 얻어냈다. 그러나 지구에 존재하는 암석 중 가장 오래된 것이라 해도 지구가 태어난 지 한참 후에 만들어진 것이므로 이 방법에는 한계가 있다.

지금까지 발견된 지구 상에서 가장 오래된 암석은 캐나다의 허드슨 만에 분포하는 42억 8000만 년 된 암석으로 알려져 있다. 그러나 지구가 형성 돌 때 생성된 지구 최초의 암석은 오랜 시간에 걸쳐 풍화와 침식 작용, 변성 작용 등 여러 작용을 받아 모두 없어지고 현재는 거의 존재하지 않는다. 따라서 우리는 지구의 연령을 지구상의 광물이나 암석을 이용하여 직접 측정할 수 없다.

운석 연령 측정

과학자들은 지구의 진짜 나이를 알기 위해 외계에서 날아온 운석에 눈을 돌리기 시작했다. 운석은 지구와 마찬가지로 태양계가 생성될 때 만들어졌기 때문에 운석의 연령을 측정하면 지구의 연령을 간접적으로 추정할 수 있기 때문이다. 1953년 미국의 패터슨은 질량 분석기를 이용하여 운석과 지구의 나이가 약 45억 년이라는 사실을 알아내었다. 3년 후 그는 지구의 나이를 45억 5000만 년으로 수정했고, 그 수치는 지금까지 거의 변함이 없다.

그 후 아폴로의 우주 비행사들이 달에서 채취해 온 암석의 연령을 U-Pb 방법과 K-Ar 방법으로 측정한 결과 약 45억 년~약 46억 년으로 밝혀졌다. 또 수많은 운석의 절대 연령을 측정한 결과 달의 연령과 같이 약 44억 5000만 년~46억 년으로 나타났다. 따라서 지구와 태양계의 나이는 약 46억 년으로 추정되고 있다.