과학애호가인척하면서 8주동안 했는데, 또 8주동안 하지않으면 안돼…덕분에 지식이 늘어나서 좋아~ ㅋㅋㅋㅋㅋ여전히 도와주는 북툰님 유튜브로 오늘도 즐거운 스페셜 부르첼 시작! 오늘의 이야기는 아주 오래된 생명체의 나이를 파악하는 ‘탄소연대측정법’ 이것으로 단 100년밖에 살지 못하는 인간이 지구의 나이도 알고 있다. 과연 이 방법은 신뢰할 만한 근거가 있는 것일까? 과학애호가인척하면서 8주동안 했는데, 또 8주동안 하지않으면 안돼…덕분에 지식이 늘어나서 좋아~ ㅋㅋㅋㅋㅋ여전히 도와주는 북툰님 유튜브로 오늘도 즐거운 스페셜 부르첼 시작! 오늘의 이야기는 아주 오래된 생명체의 나이를 파악하는 ‘탄소연대측정법’ 이것으로 단 100년밖에 살지 못하는 인간이 지구의 나이도 알고 있다. 과연 이 방법은 신뢰할 만한 근거가 있는 것일까?
월드 리비라는 사람이 1946년에 방사성 탄소 연대 측정법을 개발! 월드 리비라는 사람이 1946년에 방사성 탄소 연대 측정법을 개발!
간단히 원자는 중심에 원자핵이 있지만, 간단히 원자는 중심에 원자핵이 있지만,
이 원자핵은 중성자+양성자로 이루어진 경우 양성자의 개수에 따라 원자의 성질이 결정된다(양성자=중요한 놈) 이 원자핵은 중성자+양성자로 이루어진 경우 양성자의 개수에 따라 원자의 성질이 결정된다(양성자=중요한 놈)
인기글
모든 원자의 성질은 양성자의 수로 결정된다. 양성자가 2개면 헬륨/6개면 탄소/7개면 질소로 부른다. 모든 원자의 성질은 양성자의 수로 결정된다. 양성자가 2개면 헬륨/6개면 탄소/7개면 질소로 부른다.
양성자 수가 같은 원소라도 중성자는 다를 수 있다. 양성자 수가 같은 원소라도 중성자는 다를 수 있다.
탄소의 경우 6개의 양성자를 가졌음에도 중성자 6,7,8개를 가진 원자가 있다. 탄소의 경우 6개의 양성자를 가졌음에도 중성자 6,7,8개를 가진 원자가 있다.
이를 각각 탄소 12, 탄소 13, 탄소 14라고 부른다 이를 각각 탄소 12, 탄소 13, 탄소 14라고 부른다
이때 양성자의 수가 같지만 중성자의 수가 다른 원소를 동위원소라고 한다. 같은 탄소지만 중성자가 다른건 탄소 동위원소! 이때 양성자의 수가 같지만 중성자의 수가 다른 원소를 동위원소라고 한다. 같은 탄소지만 중성자가 다른건 탄소 동위원소!
동위원소는 대부분 안정적이지만 일부 원소는 ‘불안정’한 모습이 있다. 탄소 14가 불안정한데 얘네들이 중요한 역할을 해. 역설적이게도 불안정한 녀석들이 도움이 된다 동위원소는 대부분 안정적이지만 일부 원소는 ‘불안정’한 모습이 있다. 탄소 14가 불안정한데 얘네들이 중요한 역할을 해. 역설적이게도 불안정한 녀석들이 도움이 된다
안정적: 원자핵이 자발적으로 붕괴하지 않는 안정적 : 원자핵이 자발적으로 붕괴하지 않는다
불안정: 원자핵이 방사선을 방출함으로써 붕괴한다. 붕괴 후 안정된 다른 원소로 바뀐다. 불안정: 원자핵이 방사선을 방출함으로써 붕괴한다. 붕괴 후 안정된 다른 원소로 바뀐다.
원자핵이 붕괴하는 방법은 세 가지가 있지만, 사실 이 정도는 몰라도 된다 원자핵이 붕괴하는 방법은 세 가지가 있지만, 사실 이 정도는 몰라도 된다
어쨌든 시간이 지나면 이 불안정한 원소는 일정 시기가 지나면서 원자핵이 붕괴하는데, 그 시기와 변화하는 원소의 수가 규칙을 이룬다. 탄소-14는 붕괴 후 질소-14로 안정된 원소가 된다. 어쨌든 시간이 지나면 이 불안정한 원소는 일정 시기가 지나면서 원자핵이 붕괴하는데, 그 시기와 변화하는 원소의 수가 규칙을 이룬다. 탄소-14는 붕괴 후 질소-14로 안정된 원소가 된다.
개개인의 원소는 언제 붕괴될지 모르지만 집단으로 모여 있으면 전체적인 붕괴 양상이 뚜렷해진다. 탄소14는 5,730년이 지나면 질소14로 절반이 딱 바뀌게 된다. 개개인의 원소는 언제 붕괴될지 모르지만 집단으로 모여 있으면 전체적인 붕괴 양상이 뚜렷해진다. 탄소14는 5,730년이 지나면 질소14로 절반이 딱 바뀌게 된다.
또 5730년이 지나면 그 남은 것의 절반이 질소 14로 변한다. 또 5730년이 지나면 그 남은 것의 절반이 질소 14로 변한다.
그리고 또 5,730년이 지나면 남의 것의 절반이 질소 14로 변한다. 그리고 또 5,730년이 지나면 남의 것의 절반이 질소 14로 변한다.
동위원소의 절반이 다른 원소로 바뀌는 기간을 반감기라고 한다. (반이 감소하는 기간으로 기억해!) 탄소 14의 반감기는 5,730년의 것. 동위원소의 절반이 다른 원소로 바뀌는 기간을 반감기라고 한다. (반이 감소하는 기간으로 기억해!) 탄소 14의 반감기는 5,730년의 것.
탄소-14 이외의 방사성동위원소도 도자기만의 고유한 반감기를 갖고 있다. 우라늄 235는 7억 년! 탄소-14 이외의 방사성동위원소도 도자기만의 고유한 반감기를 갖고 있다. 우라늄 235는 7억 년!
우라늄-238은 45억 년의 반감기를 갖는다
대기 중 탄소 동위원소의 비율은 항상 일정하다. 탄소 12가 98.9% / 탄소 13이 1.1%로 매우 희박하게 탄소 14가 존재. (1조개 중 1개) 대기 중 탄소 동위원소의 비율은 항상 일정하다. 탄소 12가 98.9% / 탄소 13이 1.1%로 매우 희박하게 탄소 14가 존재. (1조개 중 1개)
앞서 언급한 것처럼 탄소-14는 스스로 붕괴해 질소-14로 변하기 때문에 시간이 지나면서 감소하지만 그럼에도 불구하고 탄소 동위원소 비율은 항상 일정하게 유지된다. 앞서 언급한 것처럼 탄소-14는 스스로 붕괴해 질소-14로 변하기 때문에 시간이 지나면서 감소하지만 그럼에도 불구하고 탄소 동위원소 비율은 항상 일정하게 유지된다.
그 이유는 탄소 14가 끊임없이 새로 생성되기 때문이다. 탄소-14는 지구 자기장을 뚫고 들어오는 우주선에 의해 생성. 그 이유는 탄소 14가 끊임없이 새로 생성되기 때문이다. 탄소-14는 지구 자기장을 뚫고 들어오는 우주선에 의해 생성.
우주선이 대기와 충돌해 중성자를 방출 -> 중성자가 질소 14와 충돌해 탄소 14를 만든다. 우주선이 대기와 충돌해 중성자를 방출 -> 중성자가 질소 14와 충돌해 탄소 14를 만든다.
생물체 중의 탄소 비율도 항상 일정하다. 지구상의 모든 생물은 탄소를 흡수한다. 생물체 중의 탄소 비율도 항상 일정하다. 지구상의 모든 생물은 탄소를 흡수한다.
다만 생물이 죽으면 일정 비율이 깨진다. (탄소흡수/배출X) 다만 생물이 죽으면 일정 비율이 깨진다. (탄소흡수/배출X)
생물이 죽으면 불안정한 탄소-14는 오랜 시간에 걸쳐 질소-14로 변해 개수가 감소한다. 생물이 죽으면 불안정한 탄소-14는 오랜 시간에 걸쳐 질소-14로 변해 개수가 감소한다.
일정했던 비율은 생물이 죽는 순간부터 비율이 깨져 유기체 속 탄소 비율과 대기 중 탄소 비율의 차이가 커진다. 일정했던 비율은 생물이 죽는 순간부터 비율이 깨져 유기체 속 탄소 비율과 대기 중 탄소 비율의 차이가 커진다.
따라서 나무/종이/종/가죽/동물 등에 남아 있는 탄소 동위원소의 비율을 측정>반감기를 계산하면 해당 생물이 언제 죽었는지 알 수 있다(대기의 탄소 비율과 비교하면서). 이것이 바로 「방사성 탄소 연대 측정법」이다. 따라서 나무/종이/종/가죽/동물 등에 남아 있는 탄소 동위원소의 비율을 측정>반감기를 계산하면 해당 생물이 언제 죽었는지 알 수 있다(대기의 탄소 비율과 비교하면서). 이것이 바로 「방사성 탄소 연대 측정법」이다.
실제로는 복잡한 변수를 고려하지만 기본원리는 간단하다 실제로는 복잡한 변수를 고려하지만 기본원리는 간단하다
이것으로 1960년에 노벨상을 수상! 노벨상 역사상 가장 쉬운 원리로 수상했다는 평가를 받기도 한다.(부럽다) 이것으로 1960년에 노벨상을 수상! 노벨상 역사상 가장 쉬운 원리로 수상했다는 평가를 받기도 한다.(부럽다)
탄소연대측정법의 가장 근본적인 가정은 ‘대기 중 탄소 비율이 항상 일정하다’는 것이다. 탄소연대측정법의 가장 근본적인 가정은 ‘대기 중 탄소 비율이 항상 일정하다’는 것이다.
그러나 실제로는 시대별로 탄소 비율의 약간의 변화가 있다. 그러나 실제로는 시대별로 탄소 비율의 약간의 변화가 있다.
인간의 산업혁명도 탄소 농도를 바꾼다. 인간의 산업혁명도 탄소 농도를 바꾼다.
그러나, 나무의 연륜/빙하 코어등을 통해서 대기 환경 데이터를 분석>보정하고 있다. 그러나, 나무의 연륜/빙하 코어등을 통해서 대기 환경 데이터를 분석>보정하고 있다.
정밀한 보정치로 매년 갱신되면서 탄소연대측정법의 신뢰도는 꾸준히 높아지고 있다. 정밀한 보정치로 매년 갱신되면서 탄소연대측정법의 신뢰도는 꾸준히 높아지고 있다.
그나마 탄소연대측정법의 단점이 하나 있지만 6만년까지 측정이 가능하다는 점이다. 그나마 탄소연대측정법의 단점이 하나 있지만 6만년까지 측정이 가능하다는 점이다.
반감기가 5730년이니까 10번이라도 0.1% 미만이니까 측정이 어려워진다. 반감기가 5730년이니까 10번이라도 0.1% 미만이니까 측정이 어려워진다.
따라서 6만년보다 더 오래된 경우에는 탄소가 아닌 다른 원소를 이용해 측정하게 된다. (아까 45억년 봤지?) 따라서 6만년보다 더 오래된 경우에는 탄소가 아닌 다른 원소를 이용해 측정하게 된다. (아까 45억년 봤지?)
측정법 중 하나만 간단히 소개해 보려고 해. 우리는 화석의 연대를 어떻게 알까? 측정법 중 하나만 간단히 소개해 보려고 해. 우리는 화석의 연대를 어떻게 알까?
위의 세 개의 두개골은 수백만 년 전 아프리카 땅에 살았던 조상들인데요 위의 세 개의 두개골은 수백만 년 전 아프리카 땅에 살았던 조상들인데요
이 세 조상의 연대는 어떻게 측정될까? 이 세 조상의 연대는 어떻게 측정될까?
화석은 하늘에서 생성된 탄소를 사용하지 않고 땅에서 생성된 칼륨과 아르곤을 활용해 측정한다. 화석은 하늘에서 생성된 탄소를 사용하지 않고 땅에서 생성된 칼륨과 아르곤을 활용해 측정한다.
칼륨은 양성자 19+중성자 20을 가진 칼륨 39로, 칼륨은 양성자 19+중성자 20을 가진 칼륨 39로,
칼륨의 0.01%는 중성자가 21개인 칼륨 40이 있다. 이거 불안정. 칼륨의 0.01%는 중성자가 21개인 칼륨 40이 있다. 이거 불안정.
칼륨 40은 12억5천만년의 반감기를 가지지만 붕괴돼 88%는 칼슘 40이 되고 12%는 아르곤 40이 된다. 칼륨 40은 12억5천만년의 반감기를 가지지만 붕괴돼 88%는 칼슘 40이 되고 12%는 아르곤 40이 된다.
12억 5천만 년이니까 아주 오래된 암석을 측정하는 데 유리해. 12억 5천만 년이니까 아주 오래된 암석을 측정하는 데 유리해.
칼륨-아르곤은 화산암의 연대 측정에 적합하다 칼륨-아르곤은 화산암의 연대 측정에 적합하다
화산암은 용암이 굳어진 암석이다 화산암은 용암이 굳어진 암석이다
칼륨-아르곤이 유리한 이유는 모든 용암은 처음에 아르곤이 없기 때문이다! (처음이 0이라서 기준이 간단) 칼륨-아르곤이 유리한 이유는 모든 용암은 처음에 아르곤이 없기 때문이다! (처음이 0이라서 기준이 간단)
아르곤은 불활성기이다 아르곤은 불활성기이다
비활성기체는 다른 원소와 화학반응을 일으키지 않고 단지 대기와 접촉하면 대기로 날아가 버린다. 비활성기체는 다른 원소와 화학반응을 일으키지 않고 단지 대기와 접촉하면 대기로 날아가 버린다.
그래서 막 형성된 화산암에는 아르곤이 없다. 그래서 막 형성된 화산암에는 아르곤이 없다.
혹시 화산암에서 아르곤이 검출되었나? 이건 땅속 칼륨이 시간이 지나서 아르곤이 된 거야! (WOW) 혹시 화산암에서 아르곤이 검출되었니? 이건 땅속 칼륨이 시간이 지나서 아르곤이 된 거야! (WOW)
하지만 문제는, 화석은 화산암에서 발견되지 않는다. (용암의 뜨거움 속의 뼈가 남아있지 않기 때문에) 하지만 문제는, 화석은 화산암에서 발견되지 않는다. (용암의 뜨거움 속의 뼈가 남아있지 않기 때문에)
화석은 퇴적층 사이에서 발견된다. 화석은 퇴적층 사이에서 발견된다.
퇴적층은 직접적인 연대측정이 어려우나, 퇴적층은 직접적인 연대측정이 어려우나,
첫번째-세번째 해를 알면 두번째 해를 추측하듯이 첫번째-세번째 해를 알면 두번째 해를 추측하듯이
퇴적층의 상하에 있는 화산암층의 연대를 먼저 파악하고 중앙의 값을 유추하는 것이다! (WOW) 퇴적층의 상하에 있는 화산암층의 연대를 먼저 파악하고 중앙의 값을 유추하는 것이다! (WOW)
이를 통해 우리는 조상의 나이를 정밀한 구간으로 이해하게 된다. 이를 통해 우리는 조상의 나이를 정밀한 구간으로 이해하게 된다.
탄소/칼륨 이외에도 다양한 원소를 활용+특징을 고려하여 선택하여 계산을 하고 있다. 탄소/칼륨 이외에도 다양한 원소를 활용+특징을 고려하여 선택하여 계산을 하고 있다.
이 측정법에 의해 지층연대의 분석이나 지하자원의 추출에 효과적으로 이용되고 있으며, 이 측정법에 의해 지층연대의 분석이나 지하자원의 추출에 효과적으로 이용되고 있으며,
지구의 나이도 알게 된 것이다! 지구에서 오래된 암석+운석+월석을 교차 검증하여 지구의 나이도 알게 된 것이다! 지구에서 오래된 암석+운석+월석을 교차 검증하여
지구의 나이가 45.6억 년이라고 파악을 한 것이다. (놀랐어..) 지구의 나이가 45.6억 년이라고 파악을 한 것이다. (놀랐어..)
연대측정법을 가짜뉴스라고 호도하는 종교 맹신자 + 사이비가 있지만 과학은 거짓을 하지 않고 항상 더 나은 방향으로 나아간다. 연대측정법을 가짜뉴스라고 호도하는 종교 맹신자 + 사이비가 있지만 과학은 거짓을 하지 않고 항상 더 나은 방향으로 나아간다.
실제로 현재 카름-아르곤보다 아르곤-아르곤 측정법을 많이 사용하고 있는데, 실제로 현재 카름-아르곤보다 아르곤-아르곤 측정법을 많이 사용하고 있는데,
결함이 아니라 신뢰도가 높고 편한 방법을 택하는 과정일 뿐이다. 결함이 아니라 신뢰도가 높고 편한 방법을 택하는 과정일 뿐이다.
단 하나의 사례가 아니라 수많은 예와 검증, 교차를 통해 태양계의 나이를 파악한 것도 마찬가지다. 단 하나의 사례가 아니라 수많은 예와 검증, 교차를 통해 태양계의 나이를 파악한 것도 마찬가지다.
명언으로 마무리~한 문장 요약: 원소 중 일부 불안정한 놈들은 일정 시기마다 절반씩 줄어드는 성격이 있다. 이를 바탕으로 생물의 나이를 개략적으로 추측할 수 있으며, 교차검증/다양한 원소를 활용하여 디테일을 잡아간다. 탄소 측정법을 무시하는 사람 = 사이빔 명언으로 마무리~한 문장 요약: 원소 중 일부 불안정한 놈들은 일정 시기마다 절반씩 줄어드는 성격이 있다. 이를 바탕으로 생물의 나이를 개략적으로 추측할 수 있으며, 교차검증/다양한 원소를 활용하여 디테일을 잡아간다. 탄소 측정법을 무시하는 사람 = 사이빔
학적 분석에 매력을 느끼는 이유는 딱 맞는 수학적인 이유도 있겠지만 의외로 감성적이고 섬세한 과학의 F면에 빠져 있는 것 같기도 하고 안정적인 것이 항상 좋은 것 같기도 하지만 오히려 불안정한 놈들 때문에 역사를 알고(그러나 변동 없는 대기 구성이 또 중요한 역할도 하고) 겉으로는 차가운 것들이 자신의 나이를 몸속 깊이 직접 간직하고 있다. 차갑고 따뜻한 과학의 세계.. 밀당의 달인들.. 더 많은 비밀을 알려줘. 학적 분석에 매력을 느끼는 이유는 딱 맞는 수학적인 이유도 있겠지만 의외로 감성적이고 섬세한 과학의 F면에 빠져 있는 것 같기도 하고 안정적인 것이 항상 좋은 것 같기도 하지만 오히려 불안정한 놈들 때문에 역사를 알고(그러나 변동 없는 대기 구성이 또 중요한 역할도 하고) 겉으로는 차가운 것들이 자신의 나이를 몸속 깊이 직접 간직하고 있다. 차갑고 따뜻한 과학의 세계.. 밀당의 달인들.. 더 많은 비밀을 알려줘.
모르겠어. 요즘 소랑 잘 지내는데 소가 탄소를 많이 배출한다니(웃음) 덕분에 지구의 나이를 알 수 있어서 고맙긴 한데 지구온난화에 영향이 있다고 하니까 적당히 배출해, 소야~~(댓글을 쓰면 수원 곱창 맛집을 알려줄게) 모르겠어。 요즘 소랑 잘 지내는데 소가 탄소를 많이 배출한다니(웃음) 덕분에 지구의 나이를 알 수 있어서 고맙지만 지구온난화에 영향이 있다고 하니까 적당히 배출해, 소야~~(댓글을 쓰면 수원 곱창 맛집을 알려줄게)
#스페셜불첼 #우주 #탄소 #동위원소 #연대측정법 #지구의나이 #일상 #직장인 #과학#스페셜불첼#우주#탄소#동위원소#연대측정법#지구의나이#일상#직장인+과학