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- 25억 년 된 루비 내포물의 탄소 동위원소 분석, 초기 시아노박테리아 잔재 가능성
- 이 보석은 약 600~700도의 열과 4~7킬로바의 압력에서 형성
- 판 구조론이 25억 년 전에 북대서양 대륙붕을 밀면서 마그마가 깊은 곳에서 솟을 때 형성
- 암석을 관통하여 루비 형성을 촉진시킨 유체에 유기체가 포함되었을 가능성이 있다

루비에 담긴 고대 원시 생명체의 흔적
25억 년 된 보석에 생체 탄소 잔류물이 포함돼 있다.

내부 작용이 있는 원석:
25억 년 된 루비는 원시 생명체의 증거다. 연구원들은 이 강옥 광물에서 탄소의 흔적을 발견했으며, 동위원소는 생물학적 기원을 암시한다. 따라서 루비의 내포물은 초기 시아노박테리아의 잔재일 수 있다. 과학자들의 보고에 따르면 보석의 형성은 유기 잔류물의 존재 때문일 가능성도 있다. 

 

▲ 이 루비 암석은 25억 년 전의 것으로 원시 생물의 가능한 유물인 생물학적 출처의 탄소를 함유하고 있다. © University of Waterloo

루비는 탐나는 보석이며 레이저와 센서의 유용한 원료이기도 하다.
이 커런덤 광물은 크롬산염 원자가 포함된 결정 격자에 산화알루미늄(Al2O3)으로 구성되어 있다. 이러한 외부 원자가 붉은색을 띄게 한다. 루비의 특별한 결정 격자를 만들기 위해서는 알루미늄이 풍부하지만 규소가 적은 미네랄이 열과 압력을 받아 융합되어야 한다. 그래서 루비는 한때 대륙판이 충돌하여 이러한 조건을 만든 곳에서만 생성됐다.

▲ 그래프 개요도 (출처: 관련논문)

고대 루비

그러나 일부 장소에서 루비 형성을 촉진하는 또 다른 요인이 있을 수 있다. 바로 생명체다.
캐나다 워털루 대학의 크리스 야키므추크(Chris Yakymchuk)과 서부 그린란드의 동료들은 이에 대한 가능한 징후를 발견했다. 그들은 지구상에서 가장 오래된 루비 매장지에서 샘플을 채취했다. 이 샘플은 판 구조론이 25억 년 전에 북대서양 대륙붕을 함께 밀면서 마그마가 깊은 곳에서 솟아오를 때 형성됐다.

루비 샘플의 초기 분석에 따르면 이 보석은 약 600~700도의 열과 4~7킬로바의 압력에서 형성됐다. Yakymchuk과 그의 팀이 발견한 것처럼 커런덤(corundum, 강옥鋼玉, 6방정계에 속한 광물)이 형성되기 위해서는 이산화탄소 함량이 증가된 뜨거운 액체 형태의 액체도 필요했다. 그러나 현장의 커런덤 ​​슬레이트에 있는 작은 불순물에 의해 밝혀진 바와 같이 예상치 못한 조력자도 있었다.

▲ 그림 1. Maniitsoq 루비 발생 위치를 보여주는 북대서양 크레이터의 Akia Terrane 지질 지도(샘플 462, 464). Allaart(1982) 및 Gardiner et al.에서 수정된 지도. (2019). Terrane 경계는 Steenfelt et al. (2021). 후기 Neoarchean 지르콘 시대의 위치가 표시다. (출처: 관련논문 Fig 1.)

놀랍도록 가벼운 탄소를 함유한 흑연 함유물

고대 루비 안에서 연구팀은 순수한 탄소인 흑연의 작은 내포물을 발견했다.
원칙적으로 이것은 탄소가 주변 암석이나 유체에서 나올 수 있어 드문 일이 아니다. 그러나 동위원소 분석은 놀라운 사실을 밝혀냈다. 루비의 탄소는 지구화학적으로 형성된 흑연에 비해 너무 가볍다. 그것은 무기 공정에서 예상되는 것보다 훨씬 더 무거운 탄소 동위원소 13C를 포함했다.

"이 루비의 흑연은 정말 독특하다"고 Yakymchuk은 말했다. 과학자들의 모델 계산에 따르면, 이 탄소는 유기 물질에서 나왔을 가능성이 가장 높으며 따라서 초기 생명체의 가능한 유물에서 나온 것이다. "이 흑연의 동위원소 값을 기반으로 우리는 이 탄소 원자가 한때 원시 생명체에서 발견되었다는 결론에 이르렀다. 아마도 시아노박테리아와 같은 죽은 미생물의 형태일 가능성이 크다"고 연구원은 설명했다.

▲ 그림 3. 샘플 464(커런덤 편암)의 현미경 사진. (a) idioblastic rutile 클러스터가 있는 흑운모가 풍부한 영역의 거친 입자 커런덤 결정. (b) 흑운모가 풍부한 영역에 있는 드문 옅은 녹색 각섬석. (c) 커런덤의 가장자리에 staurolite의 포함. 흑연과 흑운모도 커런덤에 포함 (d) 사장석이 풍부한 도메인에서 커런덤과 관련된 이종모세포 staurolite. (e) 스타우로라이트, 금홍석, 흑운모, 사장석 및 흑연과 관련된 이종모세포 강옥. 모든 광물 약어는 Holland and Powell(2011)에서 따왔다. 모든 현미경 사진은 평면 편광. (출처: 관련논문 fig 3)

보석이 보관한 초기 생명체의 유물

이것은 고대 그린란드 루비가 25억 년 전 지구에 존재했던 생명체의 흔적을 보존했다는 것을 의미할 수 있다. 이때는 지구의 대기가 막 산소를 공급하기 시작하던 때였다. "루비를 함유한 암석에서 초기 생명체의 유물을 발견한 것은 이번이 처음이다"고 Yakymchuk은 말했다. 암석을 관통하여 루비 형성을 촉진시킨 유체(Fluid)에 유기체가 포함되었을 가능성이 있다.

연구자들이 설명하듯이 이 생체 흑연이 없었다면 그 당시에는 루비가 만들어지지 않았을 수도 있다. 탄소 함유 유체만이 전구체 암석에서 이산화규소의 제거를 촉진해 지구화학적 모델 계산에서 알 수 있듯이 커런덤을 형성할 수 있을 만큼 충분히 낮은 규소를 만들었기 때문이다.
(Ore Geology Reviews, 2021; doi: 10.1016/j.oregeorev.2021.104417)

출처: University of Waterloo

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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