금의 생성 기원은 지구가 아니다

금의 화학적 성질

금은 원자 번호가 79이고 원소 기호가 Au인 전이 금속이다. 금은 자연에서 거의 순수한 원소 형태로 존재하며, 산화되거나 부식되지 않는다. 고온, 고압의 환경에서도 화학적으로 안정적이어서 다른 물질과 결합하거나 변화하는 것이 어렵다. 연성이 뛰어나서 매우 얇게 펼칠 수 있으며, 전기 및 열 전도성이 매우 우수하여 전자공학 분야에서도 많이 사용되기도 한다. 빛을 잘 반사하고, 황금빛이 매우 아름답게 반짝여 보석 및 장식용으로 그 가치가 높다. 이러한 금이 생성되는 환경에 대해서는 아직도 연구가 진행되고 있다.

쌍성계 중성자별 충돌 가상 이미지(출처 : Bing Image Creator)

우주는 어떻게 금을 만드는가?

일반적으로 금은 다이아몬드처럼 지구내부의 지질학적 과정 의해서 생성되었을 것이라는 생각이 대부분이지만, 금은 지구에서 생성될 수 없는 물질이다. 금의 기원에 대한 질문은 천문학자들과 지구과학자들이 반세기 이상 동안 고민해 온 문제로 최근에 그에 대한 연구결과가 속속 나오기 시작했다. 금은 무거운 원소로 구분되며, 매우 특수한 환경에서 생겨나는 메커니즘을 가지고 있는데,  우선 철(Fe) 보다 무거운 원소는 원자핵이 중성자를 포획하는 현상을 일컫는 중성자포획(Neutron capture)에 의해 생성되는데, 그 중성자포획 현상의 형태가 초고밀도, 초고온 환경에서 중성자포획이 수 초 정도로 급속도로 진행되는 이른바 r-process의 과정으로 대부분의 금이 생성된다. 이런 메커니즘으로 생성되는 무거운 원소 중에 금이 포함된다.  r-process로 금이 생성되는 가장 유력한 환경은 쌍성계 중성자별 충돌과 초신성이 폭발하는 환경에서 만들어진다는 것이다. 중성자별의 충돌은 쌍성계 중성자별이 서로 충돌하는 현상으로, 이때 막대한 에너지가 방출되면서 금과 백금을 포함한 무거운 원소들이 r-process 과정에 의해 생성된다고 보고 있다. 또한 초신성 폭발은 별이 수명이 다하여 폭발하는 현상으로, 이때도 엄청난 에너지가 방출되면서 무거운 원소들이 생성된다. 이러한 초고온 초고압 환경에서 금과 같은 귀금속들이 생성되는 것이다. 중성자별 충돌, 초신성 폭발, 이 두 가지 환경 중 과학자들은 중성자별 간의 충돌 과정에서 더 많은 금이 생성될 가능성이 더 높다고 보고 있다. MIT와 뉴햄프셔 대학(University of New Hampshire)의 연구자들이 천체물리학 저널 레터스(Astrophysical Journal Letters)에 발표한 연구 내용에 따르면 지난 2억 년 동안 중성자별과 블랙홀의 충돌보다 두 중성자별 간의 충돌에 의해서 금을 포함한 더 많은 무거운 원소들이 생성됐다고(금광이라고 표현) 발표하였다.  이러한 연구 결과들은 우주에서 금을 포함한 무거운 원소가 생성되는 과정을 이해하는 데 매우 중요한 정보를 제공하며, 중성자별 충돌이나 초신성 폭발 모두 우주에 존재하는 금의 양을 충족할 만큼 충분히 생성하지 못한다는 주장에 대한 반론으로 받아들여지고 있다.(우주생성 초기에 이미 많은 양의 금이 생성 되었 다는 주장도 있다) 현재까지 알려진 정보에 의하면 금의 기원에 대한 또 다른 가능성을 배제하지 못하지만 지금까지 지구에서 채굴해 온 귀금속인 금의 기원을 알려 주는데 그 의의가 있다.

 

금은 지구 생성기 원시지구의 구성물질로 유입되었다.

중상자별 충돌과 초신성 폭발에 의해 생성된 금은 태양계가 탄생하기 전에 이미 형성된 원소 중 하나로, 우주에 퍼져 성간 물질에 포함되어 있거나, 다른 외계 항성 및 행성에 포함되어 있다가 파괴되어 흩어졌다가 지구 형성 초기에 원시 태양계에 존재하던 여러 성운 물질과 섞여 지구 내부로 유입되어 지구 생성 초기부터 이미 지구에 존재하던 원소이며,  원시지구의 대(大) 충돌기 마그마바다에 존재하며, 중력에 의해 지구의 내부 중심으로 내려갔다가, 소행성들이 지구와 충돌하면서 소행성에 포함되어 있던 금이 추가로 유입되기도 하고, 충격에 의해 일부 금이 다시 표면으로 올라오는 과정을 반복하여 맨틀 대류권에 도달하고, 수많은 지질학적 시간과 과정을 거치면서 지표면에 인간이 채굴할 수 있는 형태로 축적되었다는 주장은 지금까지 밝혀진 내용을 추론해 볼 때 충분이 납득이 가능하다.  따라서 지구 자체에서 생성될 수 없고, 지구외부에서 유입된 금의 총량 중 인류가 얼마나 채굴하였는지 추정할 수는 없지만, 당연히 고갈될 수 있다는 것을 잊어서는 안 될 것이다.