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핵붕괴 : 젊은 세계에 대한 증거
(Nuclear Decay : Evidence for a Young World)
D. Russell Humphreys

RATE 프로젝트1에 의해 실시된 최근 실험에 따르면 ‘15억 년’의 기간에 해당되는 핵붕괴가 4,000-14,000년 전 사이에 한 번 또는 여러 번의 짧은 사건들로 일어났었음을 보여주고 있다. 그 결과는 ‘가속 붕괴(accelerated decay)’ 가설, 즉 십억 배나 빠른 핵붕괴 사건이 창세기 대홍수, 아담의 타락, 또는 창조 주간과 같이 가까운 과거에 일어났다는 것을 강력하게 뒷받침하고 있다. 이와 같은 가속붕괴로 말미암아 방사성 동위원소의 반감기로 추정했던 45억 년이라는 지구 연대는 성경에서 직접적으로 제시하는 6,000년까지도 줄어들 수 있게 되었다.


우리의 실험은 핵붕괴로 생성된 헬륨이 화강암질 암석 내의 미세한 방사성 결정으로부터 얼마나 빨리 빠져나가는 지를 측정했다. 실험 데이터에 의하면, 핵붕괴에 의해 생성된 대부분의 헬륨은 동일과정설이2 주장하는 15억년 동안 빠져나갔을 것이므로, 헬륨은 오늘날의 결정 속에는 거의 없어야 한다. 그러나 결정은 여전히 많은 양의 헬륨을 함유하고 있었으며, 우리가 실시한 실험에서 보여주는 양은 단지 수천 년이라는 연대와 완전히 일치하였다. 따라서 이러한 데이터는 오랜 연대를 주장하는 진화를 반대하고, 성경이 말하는 최근의 창조를 지지하는 증거인 것이다. 세부사항은 다음과 같다:



방사성 결정에 나타난 많은 량의 헬륨


이 연구는 1970년대, 큰 화산성 칼데라 바로 서쪽인 로스 알라모스(Los Alamos) 서쪽 약 20마일 떨어져 있는 뉴멕시코, 예메츠(Jemez) 산맥 내의 펜톤 힐(Fenton Hill)에서 시작되었다. 로스 알라모스 국립 연구소의 지구과학자들은 그곳이 지열 에너지원으로서 얼마나 적당한가를 결정하기 위해 그 지점 아래 수마일 깊이에 있는 뜨겁지만 고체상태인 화강암을 시추했다 (그림 1). 그들은 분석을 위해 시추 코어 샘플을 오크 리지(Oak Ridge) 국립 연구소로 보냈다.


오크 리지의 창조론 물리학자인 로버트 겐트리(Robert Gentry)와 그의 동료들은 암석을 갈아서 지르콘(zircon)이라고 불리는 단단하고 치밀한 미세 결정을 추출했다(3 페이지, 그림 2). 일반적으로 지르콘은 방사성(radioactive)을 띠고 있다. 지구의 대륙 지각 내의 우라늄과 토륨은 종종 검은 운모인, 흑운모(biotite) 박편에 파묻혀 있는 지르콘 내에 있다. 지르콘을 함유하고 있는 운모는 지각을 구성하는 화강암질 암석 전반에 걸쳐 널리 흩어져 있다.


방사능은 헬륨을 만든다. 우라늄 원자가 납 원자에 이르기까지 많은 단계를 거쳐 붕괴할 때, 그것은 알파 입자 8개를 방출하는데, 각각은 양자 2개와 중성자 2개로 이루어져 있는 헬륨 핵이다. 우리가 관심을 기울이는 결정 크기에 있어서, 방출된 대부분의 알파 입자는 그것들을 일으킨 지르콘 내에서 멈춘다. 그런 다음 각 알파 입자는 결정으로부터 전자 2개를 빨리 모아서 완전한 헬륨 원자가 된다.


지르콘 내에 아직도 많은 헬륨


헬륨은 가볍고 빨리 움직이며, 다른 원자와 화학적으로 결합하지 않는, ‘미끄러운’ 원자이다. 헬륨은 비교적 빨리 고체를 통과하여 흩어질 수 있는데, 그것은 헬륨 원자가 결정 격자 사이의 공간을 가로질러 파동 한다는 것을 의미한다. 같은 이유로 헬륨은 미세한 구멍과 균열을 가로질러 빨리 누출될 수 있어서, 실험실 진공계에서 누출 검사에 이상적이다. 그 속도는 너무나 빨라서, 수십억 년을 믿는 사람들은 추정되는 오랜 연대 동안 생산된 헬륨의 대부분은 지각을 빠져나와 지구 대기로 들어갔을 것으로 기대했었다.


그러나 지구 대기에는 헬륨이 없다! 비전문가들은 이 이야기를 들었을 때, 대개 헬륨이 열기구(풍선)에서처럼 대기권 정상까지 상승한 다음 우주로 빠져 나갔을 것으로 추정한다. 그러나 제한받지 않는 헬륨은 대기권 위에서 아래까지 전체에 퍼져있고, 우주로의 손실은 사실상 아주 적다. ICR의 대기 과학자인 래리 바디만(Larry Vardiman) 박사는 우주로 서서히 누출된다고 설명하더라도, 지구가 수십억 년이나 되었다면 대기권에는 많은 양의 헬륨이 있어야 하는데, 실제는 가지고 있어야 할 헬륨의 약 0.04%만 가지고 있음을 보여주었다.3

  

1957년, 창조론자이며 화학자인 멜빈 쿡(Melvin Cook)은 저명한 과학저널인 네이쳐(Nature) 지에 '지구의 방사능 붕괴로 만들어진 헬륨은 어디에 있는가?”4 라는 표제로 이 문제를 지적했다. 거의 반세기동안, 동일과정설의 과학자들은 명백히 네이쳐 지에 출판할 만큼 좋은 답변을 찾지 못했다. 그러나 창조론자는 간단한 답을 가지고 있다. 대부분의 헬륨은 지구 대기로 들어가지 않았다는 것이다. 그것은 여전히 지각과 맨틀에 있다는 것이다. 사실상, 오크 리지 팀은 많은 양의 헬륨이 아직도 지르콘 내에 있다는 것을 찾아냈다! 그것은 심지어 모결정(originating crystals)으로부터 빠져 나오지도 못할 정도로 시간이 짧았다.

 

 

지르콘 내의 우라늄, 토륨, 납에 대한 로스 알라모스의 측정치는5 오늘날의 속도로 ‘15억’ 년에 맞먹는 붕괴 연도에 해당한다. 젠트리(Gentry) 등은 납의 양을 사용해서 얼마나 많은 헬륨이 붕괴로 인해 지르콘 내에 놓이게 되었는지를 계산했다. 그런 다음 얼마나 많은 헬륨이 여전히 지르콘 내에 있는지를 측정했다. 그 두 값을 비교해서 지르콘 내에 아직도 함유되어 있는 헬륨의 퍼센트를 알아내어서 1982년에 발표했다.6


그 결과는 놀라웠다. 방사능 붕괴로 만들어진 헬륨의 58% 까지가 지르콘 밖으로 확산되지 못했다. 퍼센트는 시추공의 깊이와 온도가 증가함에 따라 감소했다. 그것은 확산이 일어났었음을 확실히 보여주었는데, 왜냐하면 어떤 물질내의 확산비율은 온도와 상관관계가 높기 때문이다. 게다가, 결정이 작을수록 더 적은 양의 헬륨이 함유되어야만 한다. 이 지르콘은 미세하고 뜨겁지만, 그러나 엄청난 양의 헬륨을 함유하고 있었던 것이다!



필요한 실험과 이론


헬륨이 얼마나 빨리 많은 물질 내에서 확산되는지 알고 있는 많은 창조론자들은 15억 년이나 지난 후에 그렇게 많은 헬륨이 지르콘에 남아 있는 것은 불가능할 것이라고 생각했었다. 그러나 그러한 확신을 지지할 어떤 특정한 데이터를 가지고 있지 못했다. 2000년 현재 유일하게 보고된 지르콘에 대한 헬륨 확산 자료는7 애매했고, 흑운모에 대한 것은 전혀 없었다. 그래서 RATE 프로젝트를 통해 펜톤 힐(Fenton Hill) 시추공의 지르콘과 흑운모 시료 내에서 헬륨 확산을 측정하는 실험을 실시했던 것이다.


우리는 또한 그 데이터를 해석하기 위해서 이론적 모델이 필요했다. 흑운모가 주된 제한(restriction)이라고 생각하면서, 지르콘이 특정한 시간 동안 관찰된 시추공 온도에서 헬륨의 관찰된 양을 함유하게 되는데 필요한 흑운모 확산 비율을 보여주는 두 가지 모델을 발표했다. ‘진화’ 모델에서는 전 기간동안 헬륨의 지속적인 생산이 있었음을 가정했고, 그 시간을 15억 년으로 가정했다. ‘창조’ 모델에서는 한 시점 근처에서 가속화된 핵붕괴의 폭발로 대부분의 헬륨이 생산되었으며, 그 시점은 6,000년 전으로 가정했다.



헬륨이 얼마나 빨리 빠져나가는지 보여주는 RATE 실험


우리의 실험은 지르콘과 흑운모 양쪽 모두로부터의 확산을 설명할 필요가 있었으나, 지르콘이 더 중요함을 보여주었다. 새로운 ‘창조’ 모델에서는 이전 것보다 0.05% 미만 정도만 차이가 났으나, ‘진화’ 모델은 바뀌지 않는 결과를 나타내었다. 그래서 첫 번째 모델의 수치들은 유효하게 나두고, 이제 흑운모 대신 지르콘에 적용하였다.


우리가 얻은 지르콘 데이터는 또 다른 장소로부터 최근 발표된 자료와 일치하였으며9, 양쪽 다 ‘창조’ 모델과 일치하였다. 데이터들을 통해 4,000-14,000년 사이에 확산이 얼마나 오래 일어났는지를 계산할 수 있었는데, 확산 속도는 ‘진화’ 모델에서 허용되는 최대 속도보다 거의 100,000배나 더 컸다. 이것은 절대로 15억년 동안 일어날 수 없었다. 주장되는 시간(15억년)의 대부분 동안 관측된 헬륨의 양을 함유하기 위해서는, 지르콘은 액체 질소(영하 196℃)만큼 차가워야 했을 것이다. 그러한 ‘초저온의 지구(cryogenic Earth)’ 모델은 동일과정론자들을 도울 수 없을 것이다. 왜냐하면, 그것은 동일과정설을 위반하기 때문이다!


RATE 프로젝트를 함께 했던 동료 3명과 나는10 내년 여름 피츠버그에서 열릴 창조과학회 국제회의에 발표할 상세한 완성된 연구 논문을 준비하고 있다. 그동안, RATE 프로젝트의 동료들과 지지자들은 성경의 6,000년이라는 시간 척도를 강력하게 지지하는 예비적 결과에 대해 함께 기뻐할 것이다.



Endnotes and References 


1. RATE stands for 'Radioisotopes and the Age of The Earth,' a research initiative launched in 1997 jointly by the Institute for Creation Research, the Creation Research Society, and Answers in Genesis. See book in Reference 8, and numerous pages about the RATE project at (www.icr.org).

2. Uniformitarians assume that 'all things continue as they were from the beginning of the creation' (II Peter 3:4), without interventions by God which might drastically affect the rates of some physical processes.

3. Larry Vardiman, The Age of the Earth's Atmosphere: A Study of the Helium Flux through the Atmosphere (San Diego, CA: Institute for Creation Research, 1990), p. 28.

4. Melvin A. Cook, 'Where is the earth's radiogenic helium?' Nature, 179:213, 1957.

5. R. E. Zartman, 'Uranium, thorium, and lead isotopic composition of biotite granodiorite (Sample 9527-2b) from LASL Drill Hole GT-2,' Los Alamos Scientific Laboratory Report LA-7923-MS, 1979.

6. R. V. Gentry, G. J. Glish, and E. H. McBay, 'Differential helium retention in zircons: implications for nuclear waste management,' Geophysical Research Letters 9(10):1129-1130, October 1982.

7. Sh. A. Magomedov, 'Migration of radiogenic products in zircon,' Geokhimiya, 1970, No. 2, pp. 263-267 (in Russian). English abstract in Geochemistry International 7(1):203, 1970. English translation available from D. R. Humphreys.

8. D. R. Humphreys, 'Accelerated nuclear decay: A viable hypothesis?' in Radioisotopes and the Age of the Earth: A Young-Earth Creationist Research Initiative, L. Vardiman, A. Snelling, and E. Chaffin, editors (San Diego, CA: Institute for Creation Research and the Creation Research Society, 2000), p. 348.

9. P. W. Reiners, K. A. Farley, and H. J. Hickes, 'He diffusion and (U-Th)/He thermochronometry of zircon: Initial results from Fish Canyon Tuff and Gold Butte, Nevada,' Tectonophysics 349(1-4):297-308, 2002.

10. Drs. Steven A. Austin, John R. Baumgardner, and Andrew A. Snelling. Fifth International Conference on Creationism, Pittsburgh, PA., in process.


* Dr. Humphreys is Associate Professor of Physics for ICR.


 



* 참조 1 : Helium Diffusion Rates Support Accelerated Nuclear Decay
     http://www.icr.org/i/pdf/research/Helium_ICC_7-22-03.pdf

  

 

*참조 2  :  1) 방사성 동위원소와 지구의 나이

      http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=1556

2) 고대석탄에서 발견되는 방사성탄소

      http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=1359

3) 과도한 아르곤 : 용암에 대한 K-Ar, Ar-Ar 연대측정에 있어서 알킬레스 건

      http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=422

4) 우주의 나이

      http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=322

5) RATE그룹의 주요 진척 현황보고

      http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=466

6) 지구의 나이

      http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=144

 

 

출처 : ICR, Impact No. 352, 2002
URL : http://www.icr.org/pubs/imp/imp-352.htm
번역자 : IT 사역위원회
 
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