운석은 모암인 소행성(asteroid)이나 미세소행성(planetesimal)에서 충돌에 의해 분리된 후, 태양계 내의 공간을 배회하다가 지구의 중력에 이끌려 지표에 떨어진 후 수집된 돌덩이다. 따라서 생성 초기의 지구를 포함하는 태양계 내 지구형 행성의 생성 초기와 진화과정을 규명하려면 원시 태양계의 정보를 간직하고 있는 운석의 물리/화학적 분석이 반드시 필요하다. 특히 열잔류자화(thermoremanent magnetization, TRM) 대비 포화등온잔류자화(saturation isothermal remanent magnetization, SIRM)의 비율과 자화를 유도하는 자기장 강도의 상관관계를 이용하면 운석이 함유하는 자성광물을 판별할 수 있다. TRM/SIRM 비를 이용하여 2종류의 미분화운석(H5 Richardton, LL6 St. Severin)과 2종류의 화성기원 분화운석(ALH84001, DaG476)에 대해 자성광물 판별을 시도하였다. 실험 결과 H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, DaG476의 주 자성광물이 각각 카마사이트, 테트라테나이트, 자철석, 크롬티탄함유철석임을 판별하였다.
운석은 모암인 소행성(asteroid)이나 미세소행성(planetesimal)에서 충돌에 의해 분리된 후, 태양계 내의 공간을 배회하다가 지구의 중력에 이끌려 지표에 떨어진 후 수집된 돌덩이다. 따라서 생성 초기의 지구를 포함하는 태양계 내 지구형 행성의 생성 초기와 진화과정을 규명하려면 원시 태양계의 정보를 간직하고 있는 운석의 물리/화학적 분석이 반드시 필요하다. 특히 열잔류자화(thermoremanent magnetization, TRM) 대비 포화등온잔류자화(saturation isothermal remanent magnetization, SIRM)의 비율과 자화를 유도하는 자기장 강도의 상관관계를 이용하면 운석이 함유하는 자성광물을 판별할 수 있다. TRM/SIRM 비를 이용하여 2종류의 미분화운석(H5 Richardton, LL6 St. Severin)과 2종류의 화성기원 분화운석(ALH84001, DaG476)에 대해 자성광물 판별을 시도하였다. 실험 결과 H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, DaG476의 주 자성광물이 각각 카마사이트, 테트라테나이트, 자철석, 크롬티탄함유철석임을 판별하였다.
Meteorites are extraterrestrial solid rock fragments that fell from the outer space. Investigating mineral magnetic properties of the Meteorites is essential in understanding the evolution of planets and asteroids in the Solar System. In particular, magnetic characterization of magnetic mineral can ...
Meteorites are extraterrestrial solid rock fragments that fell from the outer space. Investigating mineral magnetic properties of the Meteorites is essential in understanding the evolution of planets and asteroids in the Solar System. In particular, magnetic characterization of magnetic mineral can provide constraints on the progress of differentiation in ancient planetary bodies. In the present study, ratio of thermoremanent magnetization (TRM) over saturation isothermal remanent magnetization (SIRM) was applied to diagnose the magnetic minerals in meteorites and igneous rocks. Distinctive classification of TRM/SIRM suggests that kamacite, tetrataenite, magnetite, and (Cr,Ti)-rich iron oxide are responsible for the magnetization of H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, and DaG476, respectively. The TRM/SIRM ratio could be an efficient tool in identifying magnetic minerals especially when rocks or meteorites contain unstable material under heating.
Meteorites are extraterrestrial solid rock fragments that fell from the outer space. Investigating mineral magnetic properties of the Meteorites is essential in understanding the evolution of planets and asteroids in the Solar System. In particular, magnetic characterization of magnetic mineral can provide constraints on the progress of differentiation in ancient planetary bodies. In the present study, ratio of thermoremanent magnetization (TRM) over saturation isothermal remanent magnetization (SIRM) was applied to diagnose the magnetic minerals in meteorites and igneous rocks. Distinctive classification of TRM/SIRM suggests that kamacite, tetrataenite, magnetite, and (Cr,Ti)-rich iron oxide are responsible for the magnetization of H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, and DaG476, respectively. The TRM/SIRM ratio could be an efficient tool in identifying magnetic minerals especially when rocks or meteorites contain unstable material under heating.
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제안 방법
금번 연구는 자화특성인 열잔류자화(TRM) 대비 포화등온잔류자화(SIRM)의 비율을 이용하여, 운석의 자성광물 판별을 시도하였다. TRM/SIRM 비를 이용하여 2종류의 미분화운석(H5 Richardton, LL6 St. Severin)과 2종류의 화성기원 분화운석(ALH84001, DaG476)을 분석하였다. 실험 결과, H5 Richardton, LL6 St.
운석은 태양계의 형성 및 진화에 관한 근본적인 정보를 내재하고 있는 암석파편이다. 금번 연구는 자화특성인 열잔류자화(TRM) 대비 포화등온잔류자화(SIRM)의 비율을 이용하여, 운석의 자성광물 판별을 시도하였다. TRM/SIRM 비를 이용하여 2종류의 미분화운석(H5 Richardton, LL6 St.
지구의 화성암은 액체 상태의 마그마가 고체 결정으로 냉각되는 과정에서 당시의 지구자기장 방향으로 열잔류자화(TRM)를 획득한다. 분화운석의 자성광물도 지구 화성암과 유사한 방식으로 당시의 운석 주변부에 존재하던 외부자기장 방향으로 열잔류자화를 획득한다. 반면 미분화운석의 경우 운석 입자(Chondrules)의 초기 냉각 과정에서 운석입자 주변부의 자기장 방향으로 열잔류자화를 획득한다.
열잔류자화(TRM)를 획득하기 위해 시료를 0.1∼100 µT의 다양한 외부자기장 환경에서 큐리온도 이상부터 실온까지 냉각시켰다.
금번 연구에서는 자기적 특성을 이용하여 운석의 자성광물을 판독하려 한다. 우선 기본적인 비교를 위해 표 1에 제시된 광물의 자기적 특성을 이용하여 표준자료를 예측하고 실측자료와 비교하려 한다. 이후 예측/실측 자료를 바탕으로 실제 운석 함유 자성광물을 판독하려 한다.
운석 내에 분포하는 자성광물의 종류를 판독하기 위하여 TRM/SIRM 비를 분석하였다. 본 실험에 사용된 운석의 TRM/SIRM 비는 서로 전혀 중첩되지 않는 독자적인 경향성을 보이는데(그림 3), 이는 각 운석이 상이한 자성광물을 함유함을 지시한다.
우선 기본적인 비교를 위해 표 1에 제시된 광물의 자기적 특성을 이용하여 표준자료를 예측하고 실측자료와 비교하려 한다. 이후 예측/실측 자료를 바탕으로 실제 운석 함유 자성광물을 판독하려 한다.
포화등온잔류자화를(SIRM) 획득하기 위해 ASC Scientific사의 Impluse Magnetizer (모델:IM-10-30)를 사용하여 시료를 지구 자기장보다 훨씬 강한 1 T의 외부자기장에 노출시켰다. 적철석은 강한 항자기력(Coercive Force)을 고려하여, 2.5 T의 강력한 외부자기장에 노출하였다.
지구의 화성암이나 운석에 존재하리라 예상되는 대표적인 자성광물에 대해 TRM/SIRM 비를 측정하였다. 포화자화의 크기에 따라 순차적으로 평행한 TRM/SIRM 경향성이 나타나는데, 공식을 이용한 예측치와 매우 유사한 결과를 보인다(그림 2).
실험을 위해 제작된 열소자기는 800 ℃까지 가열이 가능하고 자기차폐 능력이 50 nT 이하이며 냉수냉각방식으로 빠른 냉각이 가능하지만, 소규모 기기라 매 실험시 1개의 시료만 측정 가능하므로 고전적인 고지자기 연구에는 부적합하다. 포화등온잔류자화를(SIRM) 획득하기 위해 ASC Scientific사의 Impluse Magnetizer (모델:IM-10-30)를 사용하여 시료를 지구 자기장보다 훨씬 강한 1 T의 외부자기장에 노출시켰다. 적철석은 강한 항자기력(Coercive Force)을 고려하여, 2.
대상 데이터
광물판독에 미분화운석 2종류와 분화운석 2종류를 사용하였다. 미분화운석으로는 H5 Richardton과 LL6 St.
광물판독에 미분화운석 2종류와 분화운석 2종류를 사용하였다. 미분화운석으로는 H5 Richardton과 LL6 St. Severin을 사용하였다. H5 Richardton은 1919년 6월 21일에 미국 중부에서 회수된 낙하운석으로 납-납 동위원소법으로 측정한 연대가 45억 5천만년이다(4550 ± 2.
1∼100 µT의 다양한 외부자기장 환경에서 큐리온도 이상부터 실온까지 냉각시켰다. 상업용 열소자기는 700 ℃ 이상의 고온 실험이 불가하고 자기차폐 능력이 200 nT 정도여서 금번 실험에 부적합하여, 자체 제작한 열소자기를 사용하였다. 실험을 위해 제작된 열소자기는 800 ℃까지 가열이 가능하고 자기차폐 능력이 50 nT 이하이며 냉수냉각방식으로 빠른 냉각이 가능하지만, 소규모 기기라 매 실험시 1개의 시료만 측정 가능하므로 고전적인 고지자기 연구에는 부적합하다.
실험에 사용된 2종류의 분화운석은 모두가 화성(火星, Mars) 기원으로, Orthopyroxenite로 알려진 ALH-84001 (4.04 ± 0.1 Ga: Borg et al., 1999)과 현무암 질(basaltic)의 DaG476 (474 ± 11 Ma: Borg et al., 2003)을 사용하였다.
자화 특성 실험을 위해 운석 시료를 고온 실험이 가능한 표준 시편의 형태로 준비한다. 이를 위해서, 자성이 없으며 고온 가열에도 녹지 않는 약 15 cm 길이의 석영 유리관을 사용한다. 또한, 무자성 솜으로 시료의 외벽을 단단히 감싸고 무자성 접착제를 사용하여 석영 유리관의 바닥에 감싼 시료를 고정시킨다.
성능/효과
운석 내에 분포하는 자성광물의 종류를 판독하기 위하여 TRM/SIRM 비를 분석하였다. 본 실험에 사용된 운석의 TRM/SIRM 비는 서로 전혀 중첩되지 않는 독자적인 경향성을 보이는데(그림 3), 이는 각 운석이 상이한 자성광물을 함유함을 지시한다. 각 운석별 자성광물 판독결과는 다음과 같다.
Severin)과 2종류의 화성기원 분화운석(ALH84001, DaG476)을 분석하였다. 실험 결과, H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, DaG476의 주 자성광물이 각각 카마사이트, 테트라테나이트, 자철석, 크롬티탄함유철석임을 판별하였다.
후속연구
첫째, 운석의 극 미세 성분이 아닌 실험에 사용되는 시료 전체가 대상이 된다는 점에서 다량의 시료 분석이 반드시 필요치 않다. 둘째, 자기특성 실험은 대부분 비파괴적이라 암석자기 연구에 사용된 시료를 다른 분야의 연구에서 재사용 가능하다.
반면 물리적인 방법의 하나인 암석자기(rock magnetism) 연구는 운석의 자기적 특성을 이용하는데 두 가지 큰 장점이 있다. 첫째, 운석의 극 미세 성분이 아닌 실험에 사용되는 시료 전체가 대상이 된다는 점에서 다량의 시료 분석이 반드시 필요치 않다. 둘째, 자기특성 실험은 대부분 비파괴적이라 암석자기 연구에 사용된 시료를 다른 분야의 연구에서 재사용 가능하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지구상에서 발견된 대부분의 운석은 어떻게 수집된 것인가?
운석은 외계에서 지구로 유입된 고체 물질로 소행성(asteroid)의 진화 과정에서 충돌에 의해 분리된 고체 파편이다. 현재까지 지구상에서 발견된 대부분의 운석은 모암인 소행성이나 미세소행성(planetesimal)에서 분리된 후 태양계 내의 공간을 배회하다가, 지구의 중력에 이끌려 지표에 떨어진 후 수집된 것이다. 따라서 생성 초기 지구를 포함하는 태양계 내 지구형 행성의 진화를 규명하려면 원시 태양계의 정보를 간직하고 있는 운석의 물리/화학적 분석이 반드시 필요하다.
운석이란?
운석은 외계에서 지구로 유입된 고체 물질로 소행성(asteroid)의 진화 과정에서 충돌에 의해 분리된 고체 파편이다. 현재까지 지구상에서 발견된 대부분의 운석은 모암인 소행성이나 미세소행성(planetesimal)에서 분리된 후 태양계 내의 공간을 배회하다가, 지구의 중력에 이끌려 지표에 떨어진 후 수집된 것이다.
운석 연구를 위한 화학적인 분석방법의 단점은?
지구의 화성암이나 일부 저변성암과 마찬가지로 최근의 운석 연구는 동위원소 분석을 포함하는 지구화학적 접근이 가장 각광을 받고 있다. 그러나 화학적인 분석 방법은 암석에 존재하는 일부 원소의 극 미세함량에 전적으로 의존하며, 오차를 줄이기 위해서는 다량의 시료 분석이 요구된다. 결국 고가의 실험기기가 구비되고 연구 대상 시료가 풍부한 경우가 아니면 연구 수행에 상당한 제약이 따른다. 반면 물리적인 방법의 하나인 암석자기(rock magnetism) 연구는 운석의 자기적 특성을 이용하는데 두 가지 큰 장점이 있다.
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