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방사성탄소의 커다란 이상이 나이테에서 발견되었다.
(“Extraordinary” Radiocarbon Anomaly Found in Tree Rings)
CEH

    브리스틀콘 소나무(bristlecone pine)의 나이테(tree rings) 시료는 BC 5480년 경에 태양에서 무엇인가 기괴한 일이 일어났음을 보여주고 있었다.

다음과 같은 제목의 PNAS 지의 논문은 방사성탄소 연대측정(radiocarbon dating)에 경보를 울리고 있었다 : ”BC 5480년에 일어났던 C-14의 커다란 폭주(excursion)는 충적세 중기(mid-Holocene)의 비정상적인 태양을 가리킨다.” 이 '비정상적 태양(abnormal sun)'은 무엇인가? 그리고 방사성탄소 연대측정에 있어서 이러한 C-14의 이상(anomaly)은 무엇을 의미하는 것일까?

우주선(cosmic ray)은 대기 중에서 C-14을 생성하기 때문에, 나무 나이테에서의 C-14 함량은 과거 우주선의 강도에 대한 정보를 알려준다. 우리는 북아메리카에 있는 한 나무의 나이테에서, C-14 함량을 측정한 결과, 충적세 중기(BC 5480년 사건)에 우주선의 강도가 매우 크게 증가했었다는 것을 발견했다. 그 사건의 원인으로는 극도로 약한 태양, 또는 연속적인 강한 태양폭발과 태양자기 활동의 변화로 추정된다. 어떤 경우이든, BC 5480년에 있었던 C-14 변동 사건은 충적세에서는 특별하며, 이 사건은 다른 기간과 비교하여 비정상적인 태양 활동을 가리킨다.

그 논문은 이러한 커다란 증가가 ”충적세에서 가장 큰 증가율(0.51‰/y) 중 하나”로서 ”극히 이례적인(extraordinary)” 것이라고 말하면서도, ‘마운더 극소기(Maunder Minimum)’ 및 다른 2 건의 알려진 변동보다 얼마나 더 빨랐는지는 정량화하지 않았다. 불행하게도, 그들은 그 사건이 지금까지 논문에 보고됐던 수많은 방사성탄소 연대측정의 결과들에 어떤 의미를 주고 있는지를 밝히지 않고 있었다. 저자들은 캘리포니아 브리스틀콘 소나무의 조각에서 얻어진 나이테 연대측정이 이전에 알려진 비정상보다 정밀한 분석 결과를 제공하고 있다는 사실에 주로 초점을 맞추고 있었다. 그리고 다른 메커니즘으로 인해 발생한, 대기 중 방사성탄소 생성의 다른 급격한 변화를 나타낼 수도 있다는 것이다. 독자들은 이것이 C-14 연대측정 결과들에 끼쳤을 영향을 잘 인식하지 못할 수 있다 :

나이테에서 C-14 함량은 정상적으로 태양의 자기 활동과 지구의 자기장 활동에 의해서 영향을 받는다. 이들 활동은 지구로 들어오는 은하우주선의 유입(GCR flux, galactic cosmic rays flux)을 변동시킨다. 국제 방사성탄소 보정곡선(IntCal)에는 C-14 데이터에 대한 우수한 나이테 기록이 있다. 이 기록은 전형적으로 13,900년 전까지 10년 해상도의 분석 결과를 가지고 있다. 우리는 방사성탄소 기록으로 보여지는 태양 및 지자기장의 변동을 볼 수 있는데, 가령 대극소기(grand solar minima) 같은 50~100년의 변동과 지자기 쌍극자 모멘트에 있어서 ~1,000년의 변동 등과 같은 것이다.

반면, AD 1510년 이전의 기간 동안의 연간 C-14 데이터는 없기 때문에, C-14의 연간 변동은 거의 이해되지 않고 있다. 이전에는 C-14 함량의 연간 변동은 빠르게 변경되지 않는 것으로 간주됐었다. 왜냐하면, 원래의 신호는 희석되었고, 탄소순환에 의해서 약화됐기 때문이다. 연간 C-14 데이터의 대부분이 점진적 변동을 보여주고 있지만, 중요한 변화와 급격한 변화가 나타났던 시기도 있었다. AD 775년과 AD 994년(또는 993년)의 사건은 연간 분석에서 발생했던 커다란 변동을 보여줬던 두 사례이다. 이 두 사건에서 C-14의 변화는, 대기 중에 1년 이내의 우주선의 급속한 유입을 반영하는 붕괴와, 전 지구적 탄소순환에 의한 붕괴에 뒤이어, 1년에서 2년에 걸쳐 특징적인 증가를 보여주고 있었다. 이러한 사건의 가장 가능성 있는 설명은, 그것들은 태양 양성자의 대대적 방출 사건(SPEs, solar proton events)의 결과라는 것이다. 이것은 전 세계에 있는 나무 표본들을 사용한 연간 C-14 측정과, 남극대륙과 그린란드의 빙하 코어에서 연간 10Be의 측정에 기초한 것이다. AD 775년의 사건과 같은 연간 우주선 대량 유입 사건과, 다른 유형의 C-14 연간 변동 사건들이 과거에 더 많이 있었을 가능성이 있다.

주목해야할 점은 방사성탄소 연대측정 방법이 수십 년 동안 신뢰할 수 있는 방법으로 확립된 후에, 이러한 ‘극히 이례적인’ ‘커다란’ 비정상이 발견되었다는 것이다. 방사성탄소 연대측정 전문가들은 이미 그들의 보정곡선을 가지고 있다. 그들은 이것을 가지고 실험실 연구원들이 측정해낸 비정상적 데이터를 수정하는 데에 사용해왔다. 이제 태양 또는 은하계의 우주선과 같은 어떤 과정이 BC 5480년에 예상하지 못했던 많은 C-14를 생성해낼 수 있었다는 것이다. 그렇다면, 방사성탄소 연대측정 결과는 실제와 다른 연대를 나타낼 수 있었다. 아마도 그것은 큰 값이 아닐 수도 있다. 그러나 앞으로 얼마나 더 많은 폭주들이 발견될지 모른다. 다른 미지의 변동들이 과거에 있었다면, 신뢰성 높은 방법으로 여겨지고 있는 방사성탄소 연대측정 결과는 정말로 믿을 수 있는 것일까? 그들의 마지막 문장은 경고를 보내고 있었다 : ”BC 5480년의 C-14 변동 사건은 다른 기간에 비해 태양 활동의 전례 없는 이상을 나타내고 있었다.”

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우리는 긴급히 관심 있는 지구 물리학자들에게 이 논문을 알리고, 의견을 구한다. 이 사건은 방사성탄소 연대측정에 얼마나, 어떻게 영향을 미쳤을 수 있었는가?

 

출처 : CEH, 2017. 1. 19.
URL : http://crev.info/2017/01/radiocarbon-anomaly-tree-rings/
번역자 : 미디어위원회

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