絶滅 核種
1 소개
절멸 핵종이란 과거에는 존재했었지만 자연계에 더 이상 존재하지 않는 동위원소이자 핵자이다.
2 분류
절멸 핵종의 반감기에 대해서는 두 개의 분류가 있는데 반감기가 지구 나이의 90분의 1 이하와 40분의 1이하로 구분짓고 있다.
90분의 1의 기준으로는 플루토늄-244(반감기 8000만년)까지는 절멸 핵종이 아니며, 나이오븀-92(반감기 3472만년)부터 절멸 핵종이다.
40분의 1의 기준으로는 우라늄-235(반감기 7억 380만년)까지는 존재하는 핵자이지만 사마륨-146(반감기 6828만년)부터는 절멸 핵종으로 구분짓자는 기준이다.
하지만 엄밀히 말하면 플루토늄-244까지는 극미량이지만 자연계에 존재하고 있다. [1]
따라서 90분의 1의 기준이 옳은 기준이지만 사마륨-146이나 플루토늄-244도 절멸핵종에 가깝게 극미량만이 자연계에 존재하고 있어, 채취가 불가능하고, 실험을 하려면 원자로에서 생산해야 되기 때문에 40분의 1의 기준으로 보는 경우도 있다.
과거 지구에 존재했었던 절멸 핵종의 최소 반감기는 과거 태양계 초기에 유래해서 오랫동안 태양계의 형성에 관여했던 핵자로써 반감기는 7만년 이상을 기준으로 하고 있다.
이는 니켈-59(반감기 7만 6500년)이 절멸 핵종의 최소 반감기이다. 니켈-59(반감기 7만 6500년)은 반감기가 짧아서 태양계 초기에 존재했으며 태양계 형성 과정에서 분명히 영향을 준 동위체이다.
3 과거의 절멸 핵종의 존재
지금은 존재하지 않지만, 과거에 절멸핵종이 존재했기 때문에 현재 지구도 이루어질 수 있었다.
거대한 항성의 초신성 폭발로 인해 중원소들이 대량으로 쏟아져 나오는데, 절멸 핵종들도 대량으로 같이 쏟아져 나왔다.
철-60, 알루미늄-26, 퀴륨, 플루토늄, 나이오븀-92, 팔라듐-107 등이다.
이들 중 가장 많이 쏟아져 나온 절멸 핵종은 알루미늄-26이었다.
태양계 극 초창기에 가스형 행성을 제외하고, 일반 암석형 행성이 크게 자랄 수 없었던 이유는 알루미늄-26의 뜨거운 열 때문이었다. 그 덕분에 많은 소행성들이 중력 섭동을 반복하여 태양으로 흡수될 수 있었고 어느 정도 태양계의 어지럽던 상황이 정리될 수 있었다. [2]
태양계의 나이가 500만년이 되어서야 몇몇 거대 암석형 행성이 형성될 수 있었고 이것들이 오늘날 태양계의 암석형 행성이 될 수 있었다. [3]
태양계 극초기 시절의 어지럽던 태양계의 상황이 정리되었기 때문에, 이후 형성된 4개의 거대 암석형 행성들은 안정적으로 성장해 나갈 수 있었으며, 45억 6200만년전에 현재 수준으로 대부분 성장했으며, 달도 이때 형성되었다. [4]
이후에는 이들 거대한 암석형 행성에 위협이 될만한 충돌은 일어나지 않았으며, 비교적 작은 소행성들의 충돌이 빈번하게 일어났다. [5]
비교적 빠른 혼돈을 빠르게 정리하게 해준 알루미늄-26이라는 동위체가 태양계 초기에 대량으로 존재했던 덕분에 4개의 행성들이 살아남을 수 있었다.
이후 명왕누대의 용암바다(45억 6천만년전~45억 3천만년전)도 절멸핵종인 철-60[6]의 영향이 가장 컸으며, 뒤이어 지구 내부의 맨틀 분화의 완성(44억 6천만년전)을 나이오븀-92가 마무리를 해주었다.
이처럼 절멸핵종은 초기 지구 생성에 큰 영향을 주었으며, 지구 생성 이후 2억년후까지도 지구 내부 열류량에 큰 영향을 주었다.
4 절멸 핵종 목록(괄호는 반감기)
59Ni (7만 6500년)
41Ca (10만 3천년)
233U (15만 9210년)
99Tc (21만 1100년)
126Sn (23만 100년)
79Se (31만 7000년)
248Cm (34만 8000년)
242Pu (37만 3300년)
26Al (71만 7200년)
10Be (138만 7000년)
93Zr (153만 1000년)
150Gd (178만 1000년)
237Np (214만 4000년)
135Cs (229만년)
97Tc (262만년)
60Fe (262만 100년)
154Dy (298만 4000년)
210mBi (304만 6000년)
98Tc (423만년)
107Pd (650만 2000년)
182Hf (890만 8000년)
205Pb (1530만년)
247Cm (1560만년)
127I (1570만년)
92Nb (3472만년)
- ↑ 자연계에서는 플루토늄-244까지는 극미량이라도 자연계에 존재하지만 나이오븀-92는 자연계에 전혀 존재하지 않는다.
- ↑ 당시에는 곳곳에 지름 수십km, 수백km나 되는 엄청나게 많은 수의 대형 소행성들이 내행성계 곳곳을 떠돌아다니고 있어서 충돌을 하고 원시 행성이 형성되었다가 강한 충돌로 파괴되어 사라지기를 반복하는 대혼돈 시대였다. 알루미늄-26은 이들이 수백개의 대형 행성으로 성장하는 것을 막아주었기 때문에 많은 소행성들이 중력 섭동으로 태양으로 많이 흡수되어 사라질 수 있었고 이후 몇몇의 대형 행성이 안정적으로 성장하도록 만들어주는 발판이 되었다.
- ↑ 비교적 빠르게 형성된 4개의 암석형 행성만이 살아남았고, 나머지 느리게 성장한 암석형 행성들은 중력 섭동으로 태양으로 흡수되거나 외부로 떨어져 나갔다. 초기에 어지럽던 상황이 많이 정리 되었기 때문에 대형 행성들의 성장개체수가 희귀해졌고 덕분에 4개의 행성들이 살아남을 수 있었으며, 이들보다 느리게 성장한 나머지 암석형 행성들은 태양에 흡수되거나 태양계 외부로 탈출하는 식으로 빠르게 정리가 되었으므로, 이후에는 극도의 혼돈은 일어나지 않았다.
- ↑ 45억 6200만년전 태양계가 형성된지 620만년째 되던 시절에 원시 지구는 자신에게 위협이 될 만한 거대한 충돌을 맞이했고 이로 인해 달이 형성되었다. 사실상 이 충돌이 지구에게 위협이 되는 마지막 충돌이었고, 이후의 소행성 충돌은 지구 자체에 위협이 되지 않았다.
- ↑ 아무리 커봐야 지름 1천km 이내의 소행성 충돌이 다였고, 대부분 지름 수십m~수km 이내였다.
- ↑ 알루미늄-26 다음으로 두번째로 가장 많이 쏟아져 나온 동위체이다.