이 논문은 지구의 나이를 알기 위한 초기의 다양한 시도를 간략히 소개하고, 운석의 납동위원소 연대측정으로 처음으로 지구의 나이가 $4,550{\pm}70Ma$임을 밝힌 Patterson (1956)의 연구를 재조명한다. 태양계 초기의 진화과정은 성운가스가 식으면서 응축되어 만들어지는 고체입자 -> 이들 입자들이 서로 들러붙어 커지는 첨합과정을 통하여 행성 크기의 물체가 생성되는 것으로 생각되고 있다. 또한 이때 생긴 원시지구가 화성 크기의 물체와 충돌하면서 그 잔해가 달을 만들었다고 생각되고 있다. 이 일련의 과정에서 지구가 생성된 시기를 꼭 집어 말하기 힘들긴 하나, 현재 지구는 이 충돌의 직접적인 결과로 생각할 수 있기 때문에 이 충돌시기를 지구의 나이로 정할 것을 제안한다. 기존 연구를 고려하면 충돌시기는 태양계에서 가장 먼저 만들어진 운석물질의 나이(즉, 태양계의 나이) $4567.30{\pm}0.16Ma$와 지구와 달 암석에서 가장 오래된 나이 $4,456{\pm}40Ma$ 사이로 개략적으로 제한될 수 있다. 이 충돌시기는 태양계 초기 행성 크기의 물체가 만들어지는 시간간격을 밝히고, 충돌 이후 생성된 지구와 달의 마그마 바다의 열 역사를 규명하는데 매우 중요하기 때문에, 앞으로 보다 정확한 충돌시기를 측정하려는 노력이 요구된다.
이 논문은 지구의 나이를 알기 위한 초기의 다양한 시도를 간략히 소개하고, 운석의 납동위원소 연대측정으로 처음으로 지구의 나이가 $4,550{\pm}70Ma$임을 밝힌 Patterson (1956)의 연구를 재조명한다. 태양계 초기의 진화과정은 성운가스가 식으면서 응축되어 만들어지는 고체입자 -> 이들 입자들이 서로 들러붙어 커지는 첨합과정을 통하여 행성 크기의 물체가 생성되는 것으로 생각되고 있다. 또한 이때 생긴 원시지구가 화성 크기의 물체와 충돌하면서 그 잔해가 달을 만들었다고 생각되고 있다. 이 일련의 과정에서 지구가 생성된 시기를 꼭 집어 말하기 힘들긴 하나, 현재 지구는 이 충돌의 직접적인 결과로 생각할 수 있기 때문에 이 충돌시기를 지구의 나이로 정할 것을 제안한다. 기존 연구를 고려하면 충돌시기는 태양계에서 가장 먼저 만들어진 운석물질의 나이(즉, 태양계의 나이) $4567.30{\pm}0.16Ma$와 지구와 달 암석에서 가장 오래된 나이 $4,456{\pm}40Ma$ 사이로 개략적으로 제한될 수 있다. 이 충돌시기는 태양계 초기 행성 크기의 물체가 만들어지는 시간간격을 밝히고, 충돌 이후 생성된 지구와 달의 마그마 바다의 열 역사를 규명하는데 매우 중요하기 때문에, 앞으로 보다 정확한 충돌시기를 측정하려는 노력이 요구된다.
This paper presents a brief historical review of various attempts to estimate the age of the Earth, and reappraises the study of Patterson (1956) which revealed for the first time that the age of the Earth is $4550{\pm}70Ma$ by measuring Pb isotope ratios of several meteorites and a marin...
This paper presents a brief historical review of various attempts to estimate the age of the Earth, and reappraises the study of Patterson (1956) which revealed for the first time that the age of the Earth is $4550{\pm}70Ma$ by measuring Pb isotope ratios of several meteorites and a marine sediment. The standard model for the planetary formation of early solar system is: formation of solid particles condensed from the cooling of hot nebular gas -> formation of planet-sized bodies by accretion of those solid particles. The Moon is supposed to have formed from the accretion of the relicts produced by the collision of proto-Earth with Mars-sized body. It is not easy to pinpoint the age of the Earth, considering the series of events related to the formation of the Earth. So, I propose that the collision age as that of the Earth, since the present status of the Earth is thought to be the direct product of the collision. According to the previous studies, the collision age can be broadly constrained between the age ($4567.30{\pm}0.16Ma$) of the earliest condensates (CAI, calcium-aluminum rich inclusion) of the nebula gas, i.e., the age of the solar system, and the oldest age ($4,456{\pm}40Ma$) among rocks and minerals of the Earth and the Moon. We need more precise estimation of the collision age, since it is important in estimating time scale for the formation of planet-size body and in revealing thermal evolution of magma oceans of the Earth and the Moon presumably developed right after the collision.
This paper presents a brief historical review of various attempts to estimate the age of the Earth, and reappraises the study of Patterson (1956) which revealed for the first time that the age of the Earth is $4550{\pm}70Ma$ by measuring Pb isotope ratios of several meteorites and a marine sediment. The standard model for the planetary formation of early solar system is: formation of solid particles condensed from the cooling of hot nebular gas -> formation of planet-sized bodies by accretion of those solid particles. The Moon is supposed to have formed from the accretion of the relicts produced by the collision of proto-Earth with Mars-sized body. It is not easy to pinpoint the age of the Earth, considering the series of events related to the formation of the Earth. So, I propose that the collision age as that of the Earth, since the present status of the Earth is thought to be the direct product of the collision. According to the previous studies, the collision age can be broadly constrained between the age ($4567.30{\pm}0.16Ma$) of the earliest condensates (CAI, calcium-aluminum rich inclusion) of the nebula gas, i.e., the age of the solar system, and the oldest age ($4,456{\pm}40Ma$) among rocks and minerals of the Earth and the Moon. We need more precise estimation of the collision age, since it is important in estimating time scale for the formation of planet-size body and in revealing thermal evolution of magma oceans of the Earth and the Moon presumably developed right after the collision.
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문제 정의
이러한 일련의 지구 초기의 진화과정은 지구의 나이를 정의하는 것을 어렵게 한다. 문제를 보다 단순화하기 위해, 나는 현재 지구의 시작으로 생각할 수 있는 달 생성과 관련된 대충돌이 일어난 시기를 지구의 나이로 제안하고자 한다. 이 관점에서, 지구의 나이는 달의 나이와 같다.
가설 설정
최근 가장 유행하고 있는 달의 기원에 관한 모델은 충돌설이다(Hartmann and Davis, 1975). 즉, 지금 크기의 지구와 유사한 원시지구(proto-Earth)가 형성되었을 때 화성 크기의 물체가 충돌하면서 그 잔해들이 모여 달이 되었다고 하는 가설이다. 이 충돌설은 달의 회장암질 지각을 설명하는 달의 마그마 바다 가설을 뒷받침하고 있어 더욱 환영받고 있다.
성능/효과
지구 암석에 40억년 이상된 암석이 거의 없는 것은 지구의 활발한 지질활동으로 1) 오래된 지각물질이 맨틀로 되돌아가거나 2) 방사성 동위원소 시계가 다시 시작하면서 오래된 나이가 지워지기 때문으로 생각할 수 있다.
침식으로 없어지는 현상과 높은 온도 · 압력의 변성작용을 받아 없어지는 현상을 고려하면 퇴적암의 실제 총 두께를 알기 힘들다. 2) 퇴적암의 퇴적 속도는 암석의 종류와 퇴적환경의 유형에 따라 아주 다양하기 때문에 타당성 있는 퇴적 속도를 유추하기 힘들다.
3) 바닷물의 원소 농도: 바닷물에는 소금의 주성분인 Na, Cl 등의 원소가 농집되어 있다. 바닷물에 녹아있는 원소들의 기원은 대륙에서 강물이 암석과 반응하여 녹여낸 성분들이 바다로 흘러 들어간 것으로 단순하게 생각될 수 있다.
4) 퇴적물의 퇴적 속도: 이 방법은 지구의 생성 이후 지구표면에서 만들어진 퇴적암의 총 두께와 퇴적물의 퇴적속도를 알면 지구의 나이에 계산할 수 있다는 생각이다. 그 추정치는 수 억년에서 수십 억년에 이르는데, 이 방법은 2가지 중요한 문제점을 가지고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
종교적 신념 관점에서 지구의 나이는?
1) 종교적 신념: 기독교 성경에 있는 연대기를 이용한 지구의 나이는 약 6000년이나, 힌두경전에는 이 세상이 약 20억년 된 것으로 알려져 있다. 당연히 이들은 종교적 신념일 따름이고 과학적인 것은 아니다.
지구상에서 가장 오래된 나이를 가진 광물은 무엇이며, 그 광물의 나이는?
한편 가장 오래된 나이를 가진 광물은 호주 서부 Narryer Gneiss Terrane의 변성퇴적암에 들어있는 쇄설성 저콘인데 SHRIMP U-Pb 연대 4,404+6/−8 Ma를 가지고 있다(Wilde et al., 2001).
달의 기원에 관한 모델인 충돌설은 무엇인가?
최근 가장 유행하고 있는 달의 기원에 관한 모델은 충돌설이다(Hartmann and Davis, 1975). 즉, 지금 크기의 지구와 유사한 원시지구(proto-Earth)가 형성되었을 때 화성 크기의 물체가 충돌하면서 그 잔해들이 모여 달이 되었다고 하는 가설이다. 이 충돌설은 달의 회장암질 지각을 설명하는 달의 마그마 바다 가설을 뒷받침하고 있어 더욱 환영받고 있다.
참고문헌 (13)
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