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젊은 지구(The Young Earth) 7장. 전 세계에 걸친 물리적 작용 1
(C-14 연대측정과 지구 자기장)
John D. Morris
지질학자
ICR(Institute for Creation Research) 전 회장

이미 언급한 바와 같이 방사성 동위원소 연대측정법이 지구나 지구를 구성하는 계(界; system)의 연대를 측정하는 유일한 방법은 아니다. 실제로 수 백가지의 다른 연대측정 방법이 있다. 그러나 이렇게 물리적 작용이나 계를 연구하여 측정된 연대들은 진화를 허용하기에는 너무 젊은 경우가 많다. 이 연대 시계들은 방사성 동위원소 시계(radioisotope clock)와 개념적으로는 같다고 할 수 있지만, 그 적용 대상은 전혀 다르다.

방사성 동위원소 연대측정 방법에서는 개별적인 암석이나 암석 세트를 조사하여 연대를 결정한다. 그러나 암석이 오염되어 그 구성 광물이나 화학적 조성이 변할 수 있다. 독자들의 주의를 환기시킬 수 있는 연대측정방법들이 있는데, 이 방법들은 전 세계를 대상으로 한다. 전 세계의 화학적 조성을 심각할 정도로 변화시키는 것은 거의 불가능하기 때문에, 이와 같은 방법에 더욱 주목해야 한다.

이렇게 전 세계에 걸쳐 일어나는 작용에 대해서는 이미 언급한 적이 있다 (방사성 탄소의 전 지구적 증가). C-12 와 비교할 때 C-14 의 숫자가 극히 적다는 사실을 상기해보자. (C-14 의 생성 원인이 되는) 우주광선(cosmic ray)의 유입량이 현재와 같다면, 전 세계의 C-14 의 평형상태 양은 75 톤 정도가 되어야 한다. 하지만 C-14는 계속 질소로 되돌아가기 때문에, 현재의 C-14 생성 속도로는 75 톤 이상이 될 수 없다. 현재 62 톤이 존재하며 총량은 증가하고 있다.

C-14/C-12의 양비(量比; ratio)가 아직 평형상태에 도달하지 않았으며 계속 증가하고 있다면, C-14가 전혀 없었던 때를 계산해낼 수 있다. 계산 결과가 완전히 정확하지는 않지만, 현재의 지구 표면에 대한(바다, 대기, 육지를 포함한) 최대값은 대략 1만~1만 5천 년이며, 실제값은 훨씬 적을 것이다. 지구 표면이 이 보다 더 오래되었다면 어떤 환경적 대격변에 의해 탄소-14의 수가 대폭 감소하였음에 틀림없다. 진화론자들은 '현재의 C-14 생성속도는 일시적인 우주광선 유입량의 변동에 의한 것'이라고 주장할지도 모르지만, 그것은 분명 임기응변적 바램일 뿐이다. 지금까지 과학적 관찰을 통해 나온 바로는 우주광선의 유입량과 C-14의 생성 속도의 비는 일정하다.

'최대(maximum)'라는 말은 설명이 좀 필요하다. 어떤 연대측정방법을 사용해도 그 채택된 가정으로 정확한 연대를 도출한다는 것은 불가능하다. 이 경우 대기가 형성되었을 때 C-14가 존재하지 않았다고 가정한다. 물론 이것은 바다나 대기 중의 모든 C-14를 전부, 아니면 거의 전부를 없애버린 사건이 있었을 경우에만 그렇다. 나는 홍수 전의 하늘을 파괴한 강하고 오랜 비가 석회암의 퇴적, 바닷물에 의한 탄소 함유물의 퇴적과 함께 그러한 일을 행하지 않았나 생각한다. 그러나 홍수 후에도 C-14 분자들이 남아 있어서 현재 대기의 나이를 더 오래되어 보이게 했을 가능성이 있다.

좀더 알기 쉽게 말하면 1조 개의 탄소원자 중 단 하나만 C-14 동위원소이다. 서로 다른 탄소 동위원소들이 다른 원자와 결합하여, 이산화탄소와 같은 더 큰 분자를 이루는 확률적 경향은 그리 다르지 않다. 퇴적암내의 광물과 화학적 조성을 연구한 결과 이산화탄소의 농도가 과거에는 훨씬 높았다는 사실을 알게 되었다 (현재의 이산화탄소 분압의 16배).

대기 중의 이산화탄소는 바다의 이산화탄소와 평형을 이루고, 동물은 이산화탄소를 배출하고 식물은 이산화탄소를 흡수하기 때문에, 과거에 이산화탄소가 더 많았다면 현재보다 더 많은 생물들이 서식할 수 있었을 것이다. 홍수 전의 세계는 다양하고 많은 생물이 살아가도록 훌륭하게 설계되었다고 하는 ― 화석 연구를 통해서도 입증되는 ― 성경적 개념이 이와 같은 사실에 의해서도 증명된다.  

논의를 진행해 가기 위하여 홍수 전 대기 중의 질소 농도와 우주광선(cosmic ray)의 세기가 같고, C-14의 최대량도 오늘날과 같다고(75톤) 가정해보자. 그러나 홍수 전에는 대기 중에 CO2의 형태로 더 많은 탄소가 존재했기 때문에 16조 개의 탄소원자 당 하나가 C-14 이었을 것이다. 같은 양의 C-14와 더 많은 양의 C-12로 인해, 오늘날의 기준으로 봐서는 터무니없이 낮은 C-14/C-12 의 비율이 형성되었을 것이다 (홍수 전과 후 수 세기동안). 만일 과거에 대해 균일한 비율을 적용한다면 C-14 연대는 실제보다 더 커지기 쉽다. 그러므로 오래된 지구 모델이 C-14 데이터를 적절히 해석하지 못한데 반해, 성경적 모델은 C-14 데이터를 적절히 해석할 수 있음을 다시 한번 알 수 있다.  

전 세계를 대상으로 하는 유사한 여러 가지 ― 젊은 연대를 제공해주는 ― 연대측정 방법을 논 할 수 있지만, 여기서는 내가 즐겨 사용하는 방법 몇 가지만을 제시하고자 한다.  

 

지구 자기장 세기의 감소와 역전

ICR 대학원과 텍사스 대학교의 물리학과 명예교수였던 토마스 반스 박사가 고전적인 지구 연대측정에 대해 선구자적으로 연구하여 ICR 창조과학 연구보고서 4권에 발표했고, 후에 <지자기의 기원과 운명> (Origin and Destiny of Earth's Magnetic Field, 재판 1983년) 이라는 제목으로 출판했다. 반스 박사가 간단 명료한 개념을 제안한 이후, 최근의 연구들은 반스 박사의 이론을 확장하여 새롭게 수집된 많은 데이터들을 해석하게 되었다.

지구 자기장은 알려진 것처럼 남극과 북극을 극으로 하는 양극성(dipolar) 자기장이다. 지구는 금속 자석과 같은 영구자석은 아니다 (영구자석에 의한 자기는 열에 의해 파괴되는데, 지구의 내부는 아주 뜨겁다). 지구 자기장은 지구 내부의 전류의 흐름에 의해 발생하는 일종의 전자석에 의한 자기장이다. 지구 자기장의 세기는 과거 150 여 년 동안 측정이 가능할 정도로 쇠퇴한 것으로 관측되었다. 1829년부터 정밀한 자기장 강도 측정이 전세계적으로 이루어졌다. 자기장 강도란 자성체를 잡아당겨 북쪽을 향하게 하는 힘이다 (나침반을 포함). 측정결과, 1829 년 이래 자기장의 세기가 7% 감소했다는 것을 확인할 수 있었다. 이들 데이터는 자연계의 반응 중에서 흔히 발견할 수 있는 지수 함수에 가까운 곡선으로 분포하였다. 이것을 가지고 계산을 해 보면, 자기장의 반감기는 대략 1,400 년이라는 결과가 나온다. 반감기가 변하지 않았다면, 과거에는 자기장이 아주 강했을 것이며, 미래에는 아주 약하게 될 것이다.

만약 방사성 동위원소 연대측정방법과 같은 균일론적 가정을 자기장에 적용한다면, 앞으로 자기장 세기가 심각하게 감소할 것이다. 반감기가 1400 년으로 측정되었다는 것은 1400 년 후에 자기장의 세기가 현재의 절반이 된다는 것을 의미한다. 이러한 속도로 감소하여 자기장의 세기가 1400 년마다 절반이 되면 미래의 언젠가, 예를 들어 서기 1만년에는 실용적인 면에서 보면 자기장이 사라지게 될 것이다.

그러나 우리가 아는 것처럼 자기장은 지구를 보호해주는 방패와 같은 역할을 하기 때문에, 강력한 자기장은 생명체에게 중요하다. 계속해서 지구로 쏟아지는 유해한 우주광선(cosmic ray)이 지구의 대기권이나 지표면에 도달하지 못하도록 우주로 되돌려보내는 역할을 하고 있는 것이다. 만약 지구를 둘러싼 자기장이 없다면, 생명체가 살아가기 힘든 환경이 될 것이다.

지구 자기의 감소 영향을 과거로 거슬러 올라가 적용해보자. 지구 자기장의 세기가 과거  1400 년 전으로 거슬러 올라갈 때마다 2 배가 된다면, 단지 1만년 전만 해도 지구 자기장의 세기가 중성자별의 자기장과 같은 정도로 굉장히 강했을 것이다. 이렇게 강한 자기장을 발생시킬 정도의 전류가 지구의 유동성 핵에서 열을 발생시켰다면 재앙을 초래했을 것이다.


반스라는 학자는 그리 오래되지 않은 과거에는 생명체가 존재할 수 없었으며, 2 만여 년 전 지구의 내부는 자기장을 발생시키는데 필요한 전류가 발생시킨 열에 의해 녹아 있는 혼란 상태였을 것으로 추측한다. 이러한 추측은 너무 단순화되기는 했지만 정황을 이해하는 데는 도움이 된다.
더욱이 우주광선의 피폭에 의해 C-14가 생성되기 때문에, 우주광선을 비껴가게 하는 강한 자기장은 과거 C-14의 양을 획기적으로 감소시키며, 이로 인하여 연대측정 결과는 더욱 불확실할 수밖에 없다.  

지진 연구를 통해 과학자들은 지구의 구조를 잘 알게 되었다. 지구의 표면은 얇은 (평균 32.2km) 지각으로 둘러 싸여 있다. 이 지각이 얇기는 하지만 아직까지 한 번도 완전히 뚫어본 적은 없다. 지각 아래에는 매우 두꺼운 (약 2,832km) 고체 상태의 맨틀이 존재한다. 지구의 중심부는 핵이라고 부르는데, 내핵과 외핵으로 구분된다. 외핵 (2,253km)은 유동체로 되어있으며, 주로 용융 상태의 철과 니켈로 구성되어 있는 것으로 생각된다. 내핵 (반지름이 1255km)은 다시 고체 상태이다. (이 두 영역의 경계면 근처를 몇 개의 작은 영역으로 나누는 것이 일반적이지만, 여기서는 외핵과 내핵으로 구분하는 것으로 족하다.)


지구 자기의 원인은 무엇인가?

지구 자기의 원인을 설명하기 위해 제안된 모델은 두 가지 밖에 없다 (각각의 모델에는 사소한 차이를 보이는 여러 개의 이론이 있다). 동일과정설을 믿는 과학자들은 용융된 철과 니켈이 느리게 회전하는 외핵과 핵 안의 자기 여자(自己勵磁: 자기가 스스로 전류를 일으키는) 발전기를 주장하며, 이 발전기가 수십억 년 동안 지구 자기를 유지해 온 전류를 생산할 수 있었다는 것이다. 이와 같은 발전과정에 필요한 에너지는 지구의 자전과 지구 내부의 열에 의해 공급된다. 그리고 손실이 없이 자기 에너지로 변환된다는 것이다.

이 이론은 문제 투성이로, 가장 문제가 되는 것은 상식적인 조건하에서 특별하고 복잡한 움직임을 일으키고 유지하는 방법을 모른다는 것이다. (발전기 내의 복잡한 전기회로와 비교해서 이야기해 보자. 지구 내에 이와 비슷하게 복잡한 회로가 형성되어야 하는데, 그러한 회로는 전혀 자연적이지 않다.) 그렇지만 이 이론은 많은 지질학자들이 선호한다. 왜냐하면 이 이론에는 수십억 년에 걸쳐 작동할 수 있는 가능성이 있기 때문이다 (어찌되었든 이론적으로는).             

다른 이론은 자기장이 외핵에 흐르는 원형 전류에 의해 형성된다는 것으로, 이 전류는 정지 유동체에 흐르고 서서히 감소하며, 유동체의 이동에 의해 생성되는 전류와는 상반된다. 이러한 전류가 존재한다는 것이 알려져 있으며, 우리가 알고 있는 자기장의 감소 속도와 같은 속도로 감소하는데, 이것은 주로 전기 저항 때문이다. 그래서 자연전류 감소이론은 자기장의 감소 속도와 잘 일치한다.   

다음으로 과거에 지구 자기의 극성이 여러 번 역전(逆轉; reverse)되었다는 증거가 존재한다는 사실을 살펴보자. 극성이 역전되었다는 것은 고고학적 유적지나 퇴적암, 용암으로부터 취한 샘플과 측정으로부터 추정할 수 있다. 역전을 증거하는 가장 중요한 데이터는 반대 방향으로 자기를 띄게 된(magnetized) 육상 암석으로부터 얻어졌으며, 해저 산맥으로부터는 별로 얻지 못했다. 여기에 대해 더 이야기해 보자.  

스스로 시작하고 스스로 전류를 일으키는 발전기 이론에 의하면, 유동체의 움직임이 전류를 서서히 감소시켜 전류의 크기가 0 이 되게 하고 다시 반대방향으로 전류를 증가시킨다는 것이다. 이와 같은 발전기는 이론적으로는 자연전류 감소 이론보다는 자기장 역전을 더 쉽게 설명할 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이 이 이론은 문제가 많지만 자기장의 역전을 설명할 수는 있다.

반면에 1970 년대 창조과학자들은 서서히 감소하면서 역전되지는 않는 자기장을 이론화  했는데, 암석에서 측정되기도 하는 극성의 역전보다는 전반적인 자기장 세기의 감소를 더 중요하게 생각하여 극성 역전은 국지적 효과로 평가 절하했다. 그러나 계속된 연구 결과 지구자기의 극성이 역전되었다는 가정은 더욱 확실하게 되었다. 그리하여 초기 창조론자들의 이론은 증거를 설명하는데 부적절한 것으로 판명되었다. 지구자기 역전이 밝혀지자 (노아의 홍수 효과가 고려되자,) 신속하고 복잡한 역전이 자연자기장 감소이론의 기본이 되었다.

암석 내 자기 조각의 방향을 측정하는 것에서 역전 개념을 이끌어낼 수 있다 (잔류 자기라 부름). 개별적인 샘플을 실험실에서 측정하거나, 바다 밑바닥을 따라 가는 자기 센서를 사용해서 해저산맥의 현무암에 기록된 자기장을 측정함으로써 데이터를 얻을 수 있다. 지각(판이라 부름)의 많은 지역이 산맥을 중심으로 펼쳐졌으며, 용암이 분출한 후 식어서 형성되어, 냉각 당시의 지구자기 특성을 간직하게 된 현무암으로 되어 있다. 이 암석들에서 종종 역전된 자기 띠가 발견되는데, 대개 산맥과 평행하며 과거 여러 번의 자기 역전 증거로 해석되고 있다. 지각이 펼쳐졌다는 이러한 증거는 대륙 분리설을 증명하는 증거로 생각되고 있다.      

그런데 이 증거와 관련된 문제점들이 많다. 우선 찾을 것을 미리 정해 놓고 데이터를 수집한다는 문제점으로, 자신의 견해에 맞지 않는 측정결과는 폐기하는 일이 흔하다는 것이다. 오클라호마 대학교의 나의 동료 하나는 대서양의 과학 탐사선에 승선하여 연구하는 연구원이었다. 그는 판구조론을 열렬하게 주장해 왔는데, 선택적인 방법으로 데이터를 수집하는 것을 보고 해저자기 증거에 대하여 회의적이 되었다.

이와 비슷한 예가 또 있다. 나의 대학원 학생이었던 사람이 대학 연구실에서 샘플들의 잔류자기를 측정하는 일을 하였다. 그는 결코 이론을 의심하지는 않았지만, 책임자가 자주 이론과 맞지 않은 데이터를 폐기하는 것을 보고 의아해하지 않을 수 없었다. 데이터가 이론에 의한 예측과 맞으면 이용되고, 맞지 않으면 폐기되었던 것이다. 그는 그 이론에 얽힌 과학적 문제점들을 나와 함께 토의한 후에는 더 많은 것을 이해하게 되었다.

설상가상으로 서로 다른 종류의 잔류자기가 일곱 가지가 있는데, 그 중에 오직 하나만 지구자기와 관련이 있으며, 자기 역전(self-reversal)이 가능한 이론은 네 가지다. 연구자들이 샘플을 분석할 때 샘플을 용융점보다 낮은 온도로 가열하는 일련의 과정을 통하여 적절치 않은 자기(磁氣) 흔적을 제거하여 샘플 생성시의 지구자기와 관련이 있는 고지구자기( paleomagnetism) 흔적을 분리해낸다. 최근에 자기(磁氣) 흔적을 취급하는 훌륭한 기술이 개발되어, 자기 역전(self-reversal)은 극히 드문 것으로 밝혀졌다. 하지만 판구조론과 고지구자기 역전 아이디어 ― 오늘날에도 유행하는 아이디어 ― 가 개발되는 이 이론의 초기 형성기에 특히 오류의 위험과 가능성이 있다는 것을 상상해볼 수 있다.

실험실에서 암석을 조사하여 전 지구의 자기를 추측하는 것은 또 다른 문제를 야기한다. 여러 개의 샘플에 대한 측정치를 평균하여 엉뚱한 값에 의한 효과를 최소화하기는 하지만 측정시의 하찮은 오차가 총 자기장의 세기나 방향을 결정하는데 큰 오차의 원인이 될 수 있다.

이론과 실측이 무익하다는 것은 아니다. 오히려 그 둘은 상당히 가치가 있으며 많은 문제(위에서 언급한 것과 같은)를 해결했다. 최근에 심해시굴연구사업 탐사선박인 조이데스 레졸루션(JOIDES Resolution)이 수리를 위해 샌디에고에 정박했을 때, 배에 올라 둘러본 적이 있다. 많은 사람이 이 배에 실린 정교한 장비들과 승무원들의 전문성에 깊은 인상을 받았을 것이다.

오해하지는 말라, 자기(磁氣) 역전(逆轉)은 분명히 있었다. 그러나 암석에는 일반적으로 인정되고 있는 것보다 훨씬 복잡한 사건이 기록되어 있으며, 복잡한 데이터가 발전기 이론을 지지하기 위해서 종종 모호하게 처리하거나 무시된다고 확신한다.   

 

*참조 : The earth's magnetic field: evidence that the earth is young
http://creationontheweb.com/content/view/760

The Creation of Cosmic Magnetic Fields
http://www.icr.org/i/pdf/research/ICC08_Cosmic_Magn_%20Fields.pdf

 

한국창조과학회 자료실/연대문제/젊은 우주와 지구

http://www.kacr.or.kr/library/listview.asp?category=L04

 

출처 : 창조지
URL : http://www.kacr.or.kr/databank/document/data/amazement/a2/a26/a26c2.htm
번역자 : 광주지부

관련 자료 링크:

1. 지구 자기장 데이터는 창조 모델을 확증한다. (Magnetic Field Data Confirm Creation Model)
2. 줄어들고 있는 수성의 자기장은 창조 모델과 조화된다. (Mercury's Fading Magnetic Field Fits Creation Model)
3. 수성의 자기장 지각은 창조론의 예측과 일치했다. (Mercury's Magnetic Crust Fulfills Creation Prediction)
4. 지구 자기장은 생각했던 것보다 지속될 수 없다. (Earth’s Magnetic Field Less Sustainable than Thought)
 
 
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