[지구 나이 44억 년] 지구의 진짜 나이는 어떻게 알아냈을까?

[이광식의 천문학] 지구 나이가 6000살?...

지구의 진짜나이는 어떻게 알아냈을까?
서울신문ㅣ2021. 10. 30. 11:06 댓글 63개

▲ 1972년 12월 7일, 달로 향하던 아폴로 17호의 승조원들이 되돌아본 지구의 모습

[서울신문 나우뉴스] 현재 지구의 나이는 약 46억 살인 것으로 알려져 있다. 이 어마어마한 나이를 대체 어떻게 알아냈을까? 거기에는 수세기에 걸친 과학자들의 땀이 서려 있다. 과학자들은 지구의 정확한 나이를 알아내기 위해 갖가지 방법들을 궁리하고 찾아냈다. 지구의 나이는 오래 전 부터 인류의 커다란 궁금증 중 하나였지만, 그것을 계산하는 것은 결코 간단한 문제가 아니었다. 17세기까지만 해도 지구의 나이는 6000살을 넘지 못했다. 우리나라 역사가 반만 년이라는데, 지구가 겨우 6000살이라고?

이런 터무니없는 주장을 편 사람은 아일랜드의 제임스 어셔(1581–1656)라는 주교로, 그는 당시 ‘성경’을 근거한 계산을 한 끝에, 지구는 '기원전 4004년 10월 23일 오전 9시에 탄생했다'면서 대담하게도 정확한 지구의 생년월일을 발표했다. 
어셔의 계산 방법은 ‘성경’에 나오는 여러 대의 가계를 세어보는 것이었다. 이를 바탕으로 해서 몇몇 족장들의 터무니없이 긴 수명을 계산하고, 천문학 주기와 중동과 이집트 역사 속에 알려진 사실들을 서로 비교 검토해본 끝에, 이 ‘시작’이 예수 탄생으로부터 약 4004년 전의 10월 23일 아침녘이었음을 추정해냈던 것이다. 이런 지구의 나이는 종교 권력을 업고 상당 기간 정설로 받아들여졌다.

그런데 이런 계산을 한 사람은 어셔 주교뿐이 아니었다. 유럽의 성서학자들은 지구의 나이가 6000년 미만일 것이라고 예측했다. 이는 천지 창조 6000년 후에 최후의 심판이 일어날 것이라고 믿었기 때문이다. 유럽의 종교개혁 당시 마르틴 루터는 지구의 탄생 연도는 기원전 3961년이라고 주장하기도 했다. 더욱이 몇몇 위대한 과학자들이 “태초에 하나님이 천지를 창조하시니라”라는 창세기의 첫 문장을 우주 탄생과 지구 역사의 시작이라고 굳게 믿은 나머지 창조의 연대를 어셔의 연대와 매우 가깝게 계산했다.

예컨대, 행성운동의 3대 법칙을 발견하여 17세기 천문학 혁명을 연 요하네스 케플러(1571–1630)는 기원전 3992년으로 창조의 연대를 계산했다. 또한 운동과 중력의 법칙, 미적분 등을 발견한 최고의 과학천재 아이작 뉴턴(1642–1727)은 열심히 어셔 주교의 연대기를 방어하며 다음과 같은 말을 하기도 했다. “17세기 또는 심지어 18세기에 교육받은 사람들에서, 인류의 과거를 6000년 훨씬 뒤로 확장시키려는 어떠한 제안도 헛된 것이고, 바보같은 추정이다.“ 놀랍게도 이런 주장은 현대에까지 명맥을 이어가고 있다. 우리 주변에서도 6000년 전에 지구가 태어났다고 주장하는 말을 심심찮게 들을 수 있다.

 

▲ 지구의 나이를 찾아가는 표

방사성 연대 측정법이 밝혀낸 지구의 나이
18세기 산업혁명을 거치며 과학이 발달하자 자연히 이에 대한 반론들이 여기저기서 튀어나왔다. 특히 화석과 지질을 연구하는 지질학과 진화론의 발전이 ‘지구 6000살’ 주장에 강력한 반론을 들이대었다. 19세기 초 프랑스의 수학자·철학자·진화론의 선구자인 뷔퐁은 쇠공이 식는 속도에 근거해 지구의 나이가 7만 5000년이라고 주장했다. 뷔퐁의 지구 나이 측정 실험은 성경 구절과는 상관없이 실제 측정치를 가정하여 지구의 나이를 측정하는 매우 과학적인 시도였다. 현재 측정치인 45억 년에 미치지 못한 결과지만, 성경에서 추정한 값의 10배가 넘는 값이었다. 이는 이후 18세기 후반으로 넘어가 신학과 과학의 직접적인 갈등으로 이어지게 되었다. 뷔퐁의 뒤를 이어, 지질학자 졸리는 해마다 바다에 흘러드는 소금의 양과 현재의 바다 소금 농도를 계산해 지구의 나이를 9000만 년으로 계산했으며, 또한 영국의 물리학자 켈빈(1824-1907)은 지구가 식는 속도를 계산해 지구의 나이를 2000만 년에서 4억 년 사이로 추정했다.

20세기에 들어 방사성 동위원소를 이용한 연대 측정법이 등장하면서 지구의 나이는 급격기 늘어나기 시작했다. 방사성 원소의 원자핵이 불안정한 상태에서 안정한 상태의 원자핵으로 바뀌는 현상을 방사성 붕괴라 하고, 자연 상태에서 일정한 시간이 지나면 그 양이 원래 원자의 개수에서 절반으로 줄어드는 시간을 반감기라 한다. 각 원소의 반감기는 며칠에서 수십억 년에 걸쳐 다양하게 존재한다. 이 같은 방사성 동위원소의 고유한 반감기를 이용해 연대를 계산하는 것을 방사성 연대 측정법이라 한다.

 

▲ NASA의 심우주기후관측위성(DSCOVR)이 160만km 떨어진 지구-태양 간 궤도에서 찍은 달과 지구. 사진에서 보이는 달의 모습은 지구에서 볼 수 없는 달의 뒷면이다. 지구에서 달은 그믐달이다. 달의 나이는 약 44억 년으로 추정된다

1956년 미국의 클레어 패터슨은 ‘운석은 태양계 형성의 뒤에 남은 찌꺼기이며, 운석의 나이를 측정함으로써 지구의 나이를 밝힐 수 있다’고 추측하고, 미국 애리조나주의 베링거 운석구를 만든 캐니언 디아블로 운석으로 실험했다. 그는 운석 파편의 납 연대 측정으로 태양계의 운석과 지구가 약 46억 년 전에 함께 만들어진 것임을 밝혀 세상을 놀라게 했다. 패터슨이 측정한 지구의 나이는 45.4(±0.7)억 년이었고, 이는 2014년 현재 오차의 범위가 약 2000만년 작아져 45.4(±0.5)억 년이 되었지만, 이 숫자는 지금도 변하지 않고 있다.

이후 중국과 남극 등지에서 발굴된 암석이 38억 년, 39억 년 전의 것으로 측정되었고, 지구에서 가장 오래된 것으로 알려진 캐나다의 편마암은 39억 6200만 년 전의 것으로 측정되었다. 지구는 약 46억 년 전에 형성되었으며, 태양계가 형성되던 시점과 때를 같이한다. 현재 가장 널리 받아들여지는 지구 나이는 45억 6500만 년이다. 인류가 우리 행성인 지구의 정확한 나이를 안 것은 반세기 남짓 밖에 안되었다는 얘기다. 태양계 나이 역시 지구 나이와 비슷하다. 태양계가 만들어질 때 지구도 같이 태어났기 때문이다.

[이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com]