안녕하세요. 준트래블 인사드립니다.
오늘은 방사성 탄소연대 측정법에
대해서 이야기 해 보는 시간을 가져보겠습니다.
1940년대 이전의 과학자들은
바위의 층 주변 물체를 모아서
상대성을 확인하고 연대를 측정하는
기법을 사용했다고 합니다.
화석이나 기타 유기물질의 연대를
알아내는데 이 방법을 사용했는데,
이는 부정확할 가능성이 매우 높았습니다.
신기한 사실은 우주의 원리를
이용하게 되면 더욱 정확하게
물체의 연대 측정이 가능합니다.
높은 에너지를 가지고 있는 우주선은
끊임없이 우리의 대기권으로 방사되고
있기에 대기권과 충돌하면서
성층권에서 원자로 분해됩니다.
이 분해된 대기권은 대기 질소로부터
C-14라고 불리는 탄소의 불안정한
방사선의 형태로 만들어지게 됩니다.
방사선 이용
이 방법을 이용한 것이 바로 방사선을
이용한 탄소연대의 측정법이 되겠습니다.
미국의 과학자인 윌리엄 프랭크 리비는
살아 숨쉬고 있는 모든 생물은
탄소로 이루어져 있다고 했습니다.
그리고 이 탄소로 이루어 진 생물들은
대기권으로부터 탄소를 공급받고,
신체의 탄소를 끊임없이
교체하고 있다는 생각을 했습니다.
리비는 살아있는 모든 생물들은
대기에 존재하는 비율과 동일한 양의
C-14를 신체의 내부에 포함하고
있어야 한다고 생각 했습니다.
하지만 실제로 생물이 죽게 되면
이 C-14의 교체도 중단이 됩니다.
불안정해진 C-14는 분해가 되면서
고정된 비율의 일반 질소로 다시 변환이 됩니다.
또 생물이 죽고난 다음 흘러간 시간은
C-14의 비율과 생물의 C-14비율을
비교하면서 산출할 수 있습니다.
이 방법을 통해서 최대 5만년
전 까지의 연대를 정확하게
측정하는 것이 가능해졌습니다.
리비는 나이테로 연령이 확인 된
전나무를 통해서 자신의 연대 측정법의
정확도를 실험하고 1947년에
방사성 탄소연대 측정법을
제안하게 되었습니다.
이로 인해서 방사성 탄소연대 측정법은
널리 채택되면서 사해 문서나
마지막 빙하시대등의 흔적등 다양한
물체의 연대를 측정하는데 사용되었습니다.
즉 방사성 탄소연대 측정법은 시료의
방사성 탄소를 측정하면서 그 나이를
추정하는 방법이라고 볼 수 있습니다.
원자량
일반적으로 탄소의 원자는 12원자량인
C-12를 가지고 있습니다.
하지만 1조개의 탄소 중 1개는
원자량 14인 방사선 원소 C-14를 갖습니다.
C-14는 점차 붕괴되면서 5,730년이 지나면
그 절반이 질소인 N-14로 바뀌게 됩니다.
그리고 5.730년이 또 지나게 되면
나머지 절반이 질소로 바뀌게 됩니다.
생을 살아가는 생물들은 탄소로
이루어져 있고 살아있는 동안에는
C-12와 C-14를 일정한 비율로 유지를 합니다.
하지만 이 생물들이 죽게 되면
말씀드린 것 처럼 C-12는 일정하게
유지되지만 시간이 흐르면서 C-14는
서서히 감소하게 됩니다.
과학이 발전하게 되면서
원자가속기를 사용해서
하나의 C-14도 계측할 수 있게 되었습니다.
그렇기에 방사성 탄소연대 측정법을
사용할 수 있게 되었습니다.
이 방법으로 리비는 1960년에
노벨화학상을 수상했다고 합니다.
방사성 탄소연대 측정법을 시행하기
위해서는 우주방사선은 매년 대기의
질소를 방사성 탄소인 C-14로
변환한다는 가정을 내려야 하고
이 것은 산소와 결합하면서 방사성
이산화탄소가 된다는 점, 식물은
안정적인 C-12와 방사성의 C-14를
동일한 비율로 흡수하게 되고대기중에서
비율도 일정하다는 가정이 있어야 합니다.
마지막으로 시료의 오염이 측정에 방해를
주지 않는 정도가 되어야 정확한
탄소연대 측정이 가능하게 됩니다.
탄소연대 측정법의 한계로 보는 것은
시대별로 C-12와 C-14의 비율이 현재와
같지 않을 수 있다는 점이 있으며
산업혁명 이후에는 광범위한 화석연료로
대기환경의 조성변화의
가능성이 높다는 점 입니다.
그리고 C-14농도는 지면 깊이에 따라
감소하는 것이라는 점입니다.
약 6만년 전 까지만 즉정이 가능하며
반감기가 10번 지나면 C-14의 잔량이
0.1 미만으로 사라지기 때문에 이보다
더 긴 시간에 대한 측정은
어렵다는 점을 한계로 볼 수 있습니다.
오늘은 여기까지 방사성 탄소연대 측정법에
대해서 알아보았습니다.
다음에도 더 좋은 정보로 찾아뵙겠습니다.