지구 내부의 마그마 물질이 높은 압력을 받아새로운 소재로 `재탄생'하는 메커니즘이 원자 수준에서 규명됐다.
이성근(34) 서울대 지구환경과학부 교수는 `유리질 보레이트'란 마그마 구성 물질에 인위적으로 압력을 가하면서 특수 엑스레이로 관찰한 결과 이 물질이 지하 약600km 환경의 고압에서 내구성이 커지는 등 평소와 다른 물성(物性)을 가지면서 자체 원자 구조가 바뀌게 된 것을 확인했다고 25일 밝혔다.
이번 연구는 유리질 보레이트 및 이와 원자 구조가 비슷한 물질을 고압 처리해물성을 조작하는 연구에 기반 이론을 제공할 것으로 보인다.
이 교수는 "특히 나노 및 첨단 광학 소재에 쓰이는 유리질 재료가 다 이 유리질보레이트와 비슷한 원자 배열을 가진 물질"이라며 "이번 성과를 나노ㆍ광학 분야 신소재 개발에 적극 응용할 수 있도록 심화 연구를 추진 중"이라고 말했다.
학술적인 면에서도 이번 연구는 눈길을 끈다. 실험에서 쓰인 유리질 보레이트가마그마와 물리적, 화학적 성질이 매우 유사해 실제 지구 속 마그마 연구에 큰 실마리가 되기 때문이다.
이 교수는 "유리질 보레이트가 고압에서 어떤 변화를 겪는지를 원자적 수준에서완전 규명한 것이 실험의 핵심"이라며 "이번 실험은 지하 깊은 곳의 마그마가 어떤원자구조, 어떤 물성을 갖는지를 추론하는 데 있어 일대 전기가 될 것"이라고 강조했다.
이런 마그마 분석으로 알 수 있는 대표적 사실이 지구의 `실제 수명'이다. 마그마에는 지진과 화산 등 지구 활동의 열원(熱原)으로 방사선동위원소가 존재한다. 이`연료'가 바닥나면 지구는 내부의 열이 모두 식으면서 행성으로서의 생을 마치게 돼동위원소 잔여량이 바로 지구의 남은 생애인 셈.
마그마의 원자 구조를 분석하면 이 동위원소의 수를 추정할 수 있다. 이번 연구결과는 이 교수가 제1 저자로 이름을 올린 논문으로 소재 분야의 세계적 권위지 `네이처 머터리얼스' 인터넷판 24일자에 발표됐으며 본지 11월호에 게재될 예정이다.
이 교수는 서울대 지질과학과 출신으로 미국 스탠퍼드 대에서 석박사를 마쳤다.
그는 워싱턴에 있는 카네기 재단 지구물리연구소 연구원을 거쳐 지난해 8월 모교에조교수로 부임했다.
(서울=연합뉴스) 김태균 기자 =
