연대측정법; 과거를 들여다 보다

연대측정법

방사성 동위원소의 성질을 이용하여 연대를 측정하는 연대측정법은 다양하게 개발되어 있습니다. 다양한 방법을 이용하여 교차검증이 가능해졌고 물리적 이론이 잘 구축되어 있어 반박의 여지가 적어 지질학적으로 많이 이용되고 있습니다.

 

지구 내 자연의 생물권 내에는 탄소의 비율이 일정하게 존재하고 있습니다. 동식물 내부의 탄소 비율 또한 죽을 때까지 변하지 않으나 사후에는 탄소의 비율이 떨어지기 시작합니다. 이렇게 탄소의 비율에 따른 성질과 탄소의 반감기가 5730년인 것을 이용하여 연대측정을 하며, 지구 자기장이나 태양 활동의 변동에 따른 영향 등을 고려하여 1950년을 기점으로 표기합니다.

 

연대측정법이 다양하게 발전하여 분류하는 기준 또한 다양합니다. 가장 기본적인 분류 기준으로는 초깃값 정보의 성질에 따라 분석 대상의 특성을 파악할 수 있습니다. 어떤 대상을 어떤 동위원소 시스템으로 분석하느냐에 따라 초깃값에 대한 정보가 달라지고, 초깃값에 정보에 따라 분석하는 방법이나 해석이 달라집니다.

 

초깃값 정보는 방사성동위원소 부화 계와 결핍 계로 나누어 집니다. 동위원소를 이용한 연대측정법에서 측정하게 되는 딸 동위원소의 함량이 연대 값과 밀접하게 연관이 있는데, 이때 초기에 들어있는 딸 동위원소의 함량이 무시할 수 있을 정도로 적은 양이면 부화 계로, 딸 동위원소 함량이 많으면 결핍 계로 나누게 됩니다.

 

부화 계에 속하는 동위원소 시스템은 시료에서 측정한 딸 동위원소를 알면 연대를 알아내는 것과 직결되며 초깃값에 대한 보정이 편하다는 특징을 가지고 있습니다. 부화 계의 연대측정법에는 우라늄(U)-납(Pb), 포타슘(K)-아르곤(Ar), 아르곤(Ar)-아르곤(Ar)이 있습니다.

 

우라늄-납 연대측정법은 동위원소의 붕괴 계열을 이용하는데 서로 붕괴 계 일이 독립적이고 겹치지 않아 결과 산물도 다르고 서로 다른 동위원소 시계를 동시에 돌릴 수 있다는 장점이 있어 비교적 신뢰도가 높은 연대 값을 도출해 낼 수 있습니다.

 

포타슘-아르곤 연대 측정법은 장석류, 운모, 각섬석 등을 분석할 때 사용하며 비활성 기체인 아르곤이 광물이 만들어질 때 포함되지 않는 특징을 이용하여 분석합니다. 난도가 높고 불확실성이 높은 편이라 현대에는 많이 사용되는 기법은 아닙니다.

 

아르곤-아르곤 연대측정법은 포타슘-아르곤 연대측정법과 비슷하지만 중성자를 이용해 포타슘의 비율을 아르곤으로 변환시켜 연대를 측정합니다. 포타슘-아르곤 기법보다 정밀하며 어미 동위 원소값과 딸 동위 원소값을 동시에 측정할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

결핍 계는 부화 계로 가정할 수 없는 모든 상황에 일반적으로 통용되며 단순히 모 동위원소와 딸 동위원소의 비율을 구하는 것이 아닌 여러 개의 모 동위원소와 딸 동위원소의 비율을 활용하여 연대를 계산해 내는 방법으로 분석 결과가 잘 배열되면 고정밀 연대 결과를 얻을 수 있는 기법입니다.