[우주/데이터주의] 코스모스(COSMOS) 7부 :: 깨끗한 방

코스모스 7부 : 깨끗한 방

 

최근 코로나 바이러스로 인해 다시 한 번 공중 보건, 청결이 강조되고 있다.

또한 수준 높은 교육과 매체를 통하여

우리는 보이는 것이 전부가 아니란 것을 익히 알고있다.

 

이번에 다루는 `깨끗한 방`에 대한 내용도 유사한 것 같다.

지금의 내 방은 더럽지만.. 

 

오늘은 위대한 과학자에 대한 이야기다.

 

 

 

로버트 패터슨

 

오염물질이 사방 팔방 즐비하다

 

로버트 패터슨은 납에 대한 최고 권위자이다.

그는 눈에 보이지 않아도, 납으로 오염된 세상을 안타깝게 여겼다.

 

납은 어디서 왔고, 그는 어떻게 권위에 올랐을까.

 

 

 

지구의 탄생

 

행성의 생성 과정

 

자연계에는 수 많은 원소들이 존재한다.

우주에 떠도는 먼지와 가스, 원소들이 뭉치고 융합하여 태양이 탄생하였다.

 

그 후에도 덩어리들이 서로 충돌하고 이끌리며 지금의 행성이 되었다.

그래서 몇 살 일까?

 

 

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지구

 

지구 초음파 사진

 

사람으로 치면 초음파 사진과 같다.

지금의 모습과는 많이 다르지만, 초기에는 부딪치고 단단해지며 열이 가득했다.

 

 

 

제임스 어셔

 

대주교의 자태

 

아일랜드의 대주교, 제임스 어셔는 1650년 지구의 나이를 성서에서 찾기 시작했다.

물론, 당시에는 대부분의 사람들이 성서를 따랐고 이상할 게 없었다.

 

 

열왕기

 

고대 성서의 한 대목

 

구약 성경에 나오는 여러 부족장의 나이를 합하며 거슬러 올라가면,

지구의 나이가 될 것으로 추측한 것이다.

 

아이러니 하지만, 나름 논리가 있다.

 

 

 

또 다른 책

 

 

암석으로 쓰인 책

대주교의 시대에는 앞서 살펴본 바와 같이,

종이에 기록된 성서를 믿었다.

 

하지만 얼마 지나지 않아, 또 다른 책이 발견되었다.

바로 지구의 나이를 기록한, 암석에 쓰인 책이었다.

 

바로 한 층 한 층 쌓여진, 퇴적물로 이루어진 층이다.

 

 

퇴적

 

시아노박테리아

시나오 박테리아는 광합성을 하는 단세포 조류다.

물에서 서식하고, 남조류 또는 남색세균으로도 불린다.

 

이 친구들은 햇빛을 통해 산소를 배출했고,

사람은 이런 산소를 호흡하며 살고 있다.

 

 

브라이트 엔젤 셰일 층

 

발자국이 보인다

또 다른 층을 살펴보면 이러한 퇴적층도 있다.

이는 약 2억 5천만년 전, 생성된 층이다.

 

이처럼 각각의 층이 얼만큼의 시간이 흘러 생성되었는지 알아내고 다 더한다면,

지구의 나이를 알 수 있지 않을까?

 

그러기엔 보다 확실한 증거를 찾아보자.

 

 

소행성 충돌

 

튕겨나간 소행성

약 백만년 전, 커다란 소행성이 작은 소행성을 밀쳤다.

운동을 꾸준히 했다면 소행성도 힘없이 밀리진 않았을 텐데,

 

이 소행성은 큰 계기를 만든다.

 

 

운석

 

소행성 추락

힘없이 튕겨져 나간 소행성의 최후다.

운동 열심히 하자.

 

모쪼록, 튕겨나간 소행석은 지구에 떨어져 운석이 되었다.

 

 

애리조나

 

애리조나 흔적

운석이 떨어져 파헤쳐진 미국의 애리조나.

 

앞서 지구가 만들어 질 때,

주변의 돌들이 부딪히며 단단해지고 열이나며 생성되었다고 했다.

 

즉, 지구의 재료 중 하나가 지구로 떨어진 셈!

 

 

우라늄

 

돌맹이 속 원자들

애리조나에 떨어진 돌을 아무거나 주워보자.

돌의 일부 원자는 자연이 붕괴해 만들어진 방사성 원소일 수 있다.

우리가 한번쯤 들어봤을 우라늄이 바로 그것이다.

 

우라늄은 평균 몇 십억년이 흘러 토륨원자로 변신한다.

 

 

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붕괴

 

토륨의 불안정함

토륨은 불안정하여 프로토악티늄으로 변하고,

1분만에 또 다시 다른 원자로 변신한다.

 

원자는 10번을 더 붕괴하고 난 후, 붕계 사슬의 종점에 도달한다.

종착지는 바로 안정적인 납 원자다.

 

 

표준시

 

원자는 절대적인 시간을 가진다

원자는 내려치고 부수고 열을 가해도,

사슬이 끊어질지언정 결코 변하지 않는다.

 

즉, 원자는 자신만의 표준시를 지키며 밤낮 없이 흘러간다.

지구의 나이를 찾는데 최적이 아닐까.

 

 

나이 계산

 

우라늄이 납으로 변하는데 걸리는 시간

지구에 있는 우라늄이 얼마나 납으로 변했는지 알아낸다면,

지구의 나이가 계산가능할 것이라는 얘기다.

 

 

 

해리슨 브라운

 

과제주는 과학자

1947년, 시카고 대학의 해리슨 브라운이라는 과학자는

당시의 대학원생 클레어 패터슨에게 측정을 맡긴다.

함께 실험에 임한 또 다른 대학원생 조지 틸트.

패터슨은 지르콘 알갱이에서 납 함유량을 측정하고,

틸트는 같은 알갱이에서 우라늄을 측정하는 실험이었다.

 

같은 광석에서 나온 납과 우라늄의 비율을 통해,

지구 나이를 알아내고자 했던 것.

 

실험

실험하는 클레어 패터슨

틸트의 우라늄 측정량은 늘 같았지만,

패터슨의 납 측정량은 늘 들쑥날쑥 했다.

 

이를 이상하게 여겼던 패터슨.

실험실이 납으로 오염되진 않았을까?!

 

그는 납성분을 실험실에서 지우기위해 2년이 넘도록 노력했다.

삶고, 지우고, 세정하고, 봉쇄하는 등등!

그의 정화노력은 강박에 가까웠다.

 

최후의 방법은 실험실을 새로 짓는 것 뿐이었다.

 

 

깨끗한 실험실

 

무균 실험실

 

마침, 기회가 찾아왔다.

해리슨 브라운이 캘리포니아 공과대학으로 거쳐를 옮기게되면서,

납 연구를 계속할 수 있도록 패터슨에게 자리를 제안한 것이다.

 

그리고 세계 최초의 초 청정실을 지었고,

이미 나이가 밝혀진 암석에서 납의 양을 측정하는데 성공한다.

 

 

질량 분석기

질량분석기 결과

그는 운석 시료 표본을 들고 아르곤 국립 연구소로 향했다.

당시 세상에서 가장 정밀한 질량분석기가 위치한 곳이었기 때문이다.

 

질량분석기는 자석으로 표본의 성분을 분리하고,

각 성분의 양을 알 수 있다. 

 

 

지구의 나이

 

나이를 계산한 패터슨

마침내 오염되지 않은 실험실과 정밀분석기를 통하여

정확한 성분을 측정하였고,

계산을 통해 세상의 나이가 45억 살임을 알아냈다.

 

그리고 가장 먼저 어머니에게 이 사실을 알렸다.

 

이제 납에 대해 살펴보자.

 

 

 

사투르누스

사투르누스 신전

2500년 전 건축된, 농경의 신이자 납의 신.

'사투르누스(Saturnus)'를 섬기는 신전이다.

 

그리고 12월에는 '사투르날리아' 라는 사투르누스를 축제가 있었다.

주인이 노예를 섬기고, 전쟁과 사형집행을 멈추고, 선물을 교환하는 등

이 날은 일상이 뒤집히는 날이었다.

 

여담으로 몇 백년 전 교회에서는 신도들을 모을 목적으로

이 날을 성탄절로 바꾸었다.

 

 

 

토성

 

고리를 가진 토성의 모습

농경의 신 사투르누스는 또 다른 이면이 있었다.

차갑고, 침울하고, 느리고, 벌컥벌컥 험한 말을 아버지에게 일삼았다.

 

그래서 고대인들이 육안으로 볼 때 가장 느린 행성을 사투르누스로 이름 붙였다.

우리말로는 토성, 영어식으로 새턴(Saturn)이다.

 

 

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납의 활용

 

납은 이곳 저곳에 쓰였다.

배관을 뜻하는 플럼빙(plumbing)은 어디서 왔을까?

플럼벙(plumbum) 이라는 고대어에서 왔다.

플럼벙은 납을 의미한다.

 

그렇다.

고대 로마인들은 수도 배관을 납으로 만들었다.

뿐만 아니라, 목욕탕 안쪽과 포도주의 중화, 술병 등등

여기저기에 썼다!

 

일부 사학자들은 납 때문에 로마가 멸망했다고도 주장한다.

 

 

납의 변장술

 

납의 변장

납은 인체에 들어오면 어떻게 될까?

납은 세포가 자라고 증식하는데 필요한 철과 아연으로 위장한다.

 

철과 아연대신 납이 세포안에 침투하는 셈이다.

 

애초에 납은 지구 깊숙히 있었지만,

사람들이 파헤쳐 찾아낸 광물이었지만 세상 밖으로 나오며 문제된 셈.

 

 

납의 막자 능력

 

신경 전달물질을 가로막는다

또한 납은 신경 전달물질을 가로막아,

흐름을 방해하고 차단한다.

 

분명한 건, 사투르누스의 부정적인 측면들.

차갑고, 침울하고, 느리고, .. 이러한 행동들은

납에 중독되는 나타나는 증상이라는 것이다.

 

즉, 어원으로 봤을 때 고대인들은 납에 중독되면

불임, 정신이상 등 일으킨다는 사실을 이미 알고 있었다.

 

 

 

납의 영향

 

납에 중독되어 정신이상으로 뛰어내리는 사람

그리고, 사에틸납이 1920년대 미국에서 개발되었는데,

친근한 이미지로 선전하면서 사고가 늘어나기 시작한다.

 

화학자 토머스 미즐리,

제너럴모터스의 창립자 찰스 케터링도 이 가운데 한 명이었다.

 

 

환각

 

신경 전달 물질을 차단하므로 정신 이상을 야기한다.

공장에서 가스에 노출되거나 생산자들,

중독증세를 보인이들은 정신 이상 증세를 보였고 심지어 뛰어내리기도 했다.

 

그리고 이 무렵부터 공중보건, 환경문제 등

은폐 도구로서 과학이 악용되기 시작했다!

 

이윽고 제너럴 모터스에 기용된 젊은 박사 로버트 키호는

위축된 소비자들의 심리를 안정시키기 위해 과학의 권위를 이용했다.

 

납의 위험성에 대한 증거는 없고, 자연에서 발생한다고 알렸다.

그 후로 수 십년간 누구도 이의제기 없이 납은 널리 쓰였다.

 

 

납의 아버지 등장

 

위풍당당 클레어 패터슨

앞서 인생을 납에 바친 클레어 패터슨.

지구 나이를 측정하며 납에 대한 최고 권위자가 되었다.

 

그 또한 납은 자연에서 발생한다고 생각하며 접근했다.

납은 어떻게 자연을 순환하는가?

 

석유 회사의 도움으로 바다 심층부까지도 탐사를 할 수 있었다.

그 결과, 바다 상층부가 심층부보다 납의 농도가 더 높았다.

 

그는 고르지 않은 분포에 주목했다.

자연계 순환을 고려하면 고르게 분포해야 하기 때문이다.

 

즉, 오염된 것이었고 유연휘발유가 원인임을 밝힌다.

 

 

논문각

 

신나게 논문을 써내려간 패터슨

망설임 없이 세상에 알렸고, 네이쳐 지에 올렸다.

그는 늘 자신의 제자를 먼저 치켜세우고,

뒤에 이름을 올리는 스승이자 참된 과학자였다.

 

 

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압박

 

납으로 먹고사는 회사 관계자들의 압박

그러나 연구 자본을 지원하던 석유, 화학 업계에 타격이 없을 수 없었다.

사흘 만에 압박이 시작되었고, 다른 연구를 권유하였다.

 

하지만 끝까지 패터슨은 연구를 확대할 것임을 밝혔고,

연구 자금은 반 이상 줄어들고 해고의 위험까지도 다달았다.

 

 

여론

극지방도 마다않고 열정을 쏟았다

하지만 정부와 여러 단체 등 다수의 여론은 패터슨의 편이었고,

덕분에 연구에 대한 지원이 끊어지지 않을 수 있었다.

 

그는 극지방부터 강과 산을 오가며 연구를 지속했다.

 

심해에 어딜가든 극지방 깊숙히 자리한 수 세기 전 얼음 덩어리를 보든,

땅속 깊이 샘플을 채취해 봐도 늘 결과는 같았다.

 

충격적인 사실은 현재 환경의 납 농도보다도

과거에 자연에서 발생한 납의 농도는 훨씬 낮았다는 점!

 

자연의 순리라면 비슷해야한다!

 

 

청문회

 

20년간 지속된 청문회

또 다시 이러한 사실을 널리 알렸고,

청문회를 통해 비로소 키호 vs 패터슨 정면 승부가 일어났다.

 

당시 오늘 날의 대중적인 납 수치가 일반적일 수 있으나,

정상 수치가 아니라는 주장이었다.

 

이러한 공방은 20년이 지속되었다.

그 결과 납을 밀쳐내고 우리 환경, 공중보건을 치켜냈다! 짝짝

 

불과 몇 년 만에 어린이의 혈중 납 농도 수치가 75% 나 감소하게 되었다!

 

 

 

마치며

 

필자가 어릴 적만 했어도 유연휘발유가 쓰였는데,

신경독으로 분류되는 납이 결국 내 몸에도 있었겠지..

 

일하면서 포스팅하는게 쉬운게 아니란 것을 다시 금 느꼈다.

오래전에 봤던 영상을 다시 찾아보며 정리하는게 쉽지 않구나.

 

일자로는 3일, 시간으론 6시간 소요된 듯 하다.

패터슨에 비하면 아무것도 아니지만, 그들의 노고에 경의를..!

 

클레어 패터슨 감사합니다.

 

끝.