A \'Missing\' Element Found
| 충돌하는 암석들의 부가(accretion)에 의해 지구가 탄생되었을 시기에 이러한 충돌(impact)은 광대한 양의 에너지를 발산하여 막 생성되기 시작한 원시 행성의 내부에 존재하던 다양한 원소들을 용융시킨다. 이러한 용융에 따른 분화 과정에서 철은 하부로 가라앉아 핵(core)을 형성하며, 대부분 규산염(silicate)으로 구성된 암석은 상대적으로 표면에 표류하게 된다. 따라서 철과 유사한 화학적 성질을 가지고 있어 핵에 더 잘 용해되는, 바나듐과 크롬 같은 친철원소(siderophile elements)는 대부분이 철을 따라 핵으로 이동했을 것으로 생각되며 지구의 규산염 부분에는 상대적으로 결핍되어 있음이 관찰된다. 반면에 칼슘, 스칸디움과 희토류원소들과 같은 잔류 친석원소(refractory lithophile elements)들은 초기 행성 물질로 생각되는 콘드라이트(chondrite) 운석이 함유하고 있는 함량과 동일하게 지구의 규산염 부분에 존재하는 것으로 알려져 있다. 따라서 이들 잔류 원소들은 지구의 분화 과정 중에 명백히 지구의 핵에는 분배되어 들어가지 않는 것으로 알려져 있다. |
| 지금까지 니오비움(niobium, Nb)은 친석원소로 알려져 있으나, 지각이나 맨틀, 즉 지구의 규산염 부분에 존재하는 많은 다른 유사한 원소들에 비해 결핍된 것으로 알려져 있다. 이러한 원소적 분포 특성은 지구의 심부 맨틀에 숨겨져 있는 니오비움 저장소가 존재함을 지시하는 것으로 생각되어 왔다. 일부 학자들은 에클로자이트(eclogite)에서 관찰되는 니오비움의 함량이 콘드라이트에 비해 상당히 부가된 특성을 가진다는 사실을 근거로 많은 부분의 에클로자이트가 하부 맨틀, 특히 맨틀과 핵의 경계부에 존재할 가능성을 제시하기도 하였다. 최근에 영국의 Bristol 대학의 Wade and Wood는 최근에 Nature에 이러한 니오디움의 특이한 원소적 특성에 관한 실험적 보고를 통해 이러한 문제에 대한 새로운 이론을 제시하였다. 이들 과학자들은 지구의 중심과 같은 고압, 고온의 환경에서는 니오디움이 잔류 친석원소적 특성을 보이기 보다는 정상적인 친철원소적 특성을 보인다는 것을 제시하였다. 이러한 화학적 특성은 그동안 알려진 니오디움의 결핍이 지구의 초기 분화과정 동안 핵에 녹아 들어간 결과로 설명이 될 수 있으며, 따라서 하부 맨틀에 니오비움 저장소가 존재할 필요가 없음을 제안하였다. |
| 최근 활발히 연구되고 있는 초고압 및 초고온 환경, 즉 심부 맨틀과 맨틀-핵 경계에 해당하는 환경에서의 다양한 원소에 대한 실험 결과들은 이전에 일반적으로 고려되었던 원소들의 지구화학적 특성이 상당히 다르게 거동할 수 있음을 제시하고 있다. 현재 국내에서는 이러한 분야에 대한 연구가 전무한 실정이여서 향후 이 분야에 대한 지속적인 관심과 지원이 절실하다고 생각된다. |
Further reading
- Wade, J. & Wood, B.J., 2001. Nature 409, 75-78.
- Rudnick, R.L., Barth, M., Horn, I., & McDonough, W.F., 2000. Science 287, 278-281.
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