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운석(meteorites)은 우주공간으로부터 지표로 떨어진 암석이다. 행성간 공간에는 혜성이나 소행성이 남긴 파편들이 떠돌아다니는데, 이들을 유성체라 부른다. 지구는 초속 30km의 속도로 태양 주위를 공전하고 있어서 지구로 끌려 들어온 유성체는 초속 10~70km의 속도로 지구대기로 진입하여 대기와의 마찰로 가열되어 빛나는 유성이 된다. 대부분의 유성체는 작아서 지상 100km 상공에서 모두 타서 사라지나 큰 유성체는 그 잔해가 지표면까지 도달하는데, 이것이 운석이다.

운석은 우주에서 떨어진 돌

운석이 우주에서 온다는 인식은 오래 전부터 있었으나 19세기 이전까지 (서양의) 과학자들은 성간을 텅 빈 공간으로 간주했기 때문에 이를 인정하지 않았다. 운석을 의미하는 영어단어 ‘meteorite’는 ‘높은 대기’라는 뜻의 그리스어 ‘메테오로스(μετέωρος)’에서 온 것으로, 운석이 대기 중에서 형성된다고 생각해서 붙인 이름이다. 그동안 수차례 일어났던 운석의 낙하 현상도 화산폭발과 관련된 암석이 날아온 것으로 해석하였다.

운석이 우주에서 온다고 처음 주장한 과학자는 독일의 클라드니(Ernst Friederick Chladni, 1756-1827)다. 그는 운석이 낙하한 기록들을 조사하여 운석은 지구 바깥에서 온다고 주장하였다. 또 영국의 하워드(Edward Charles Howard, 1744-1816)는 운석의 성분을 분석하여 지구의 암석과 다르다는 결론을 내렸다. 이후 운석이 우주에서 떨어질 수 있다는 생각이 받아들여지기 시작하여 20세기에는 태양계 내에서 온다는 증거가 얻어졌다. 1980년대에는 운석은 모두 소행성대에서 온다고 생각하게끔 되었다. 운석이 떨어지는 현상을 화구(fireball)라고 하는데 큰 폭음과 밝은 빛을 동반한다. 화구를 서로 떨어진 지점에서 관찰한 기록이 있으면 화구가 낙하하기 전의 궤도를 추적할 수 있는데, 몇몇 화구에 대한 궤도추적으로 운석이 소행성대에서 왔음을 알 수 있었다. 하지만 우주선에 의한 태양계 탐사가 이루어지면서 운석이 모두 소행성대에서 오는 것은 아니라는 사실도 알게 되었다.

운석에는 석질, 철질, 석철질 운석이 있다

운석은 구성성분에 따라 3종류로 구분된다. 석질운석(stony meteorites)은 주로 규산염 광물로 이루어진 운석이고, 철질운석(iron meteorites)은 철과 니켈의 합금으로 이루어진 운석이다. 그리고 석철질운석(stony-iron meteorites)은 철질 성분과 규산염 성분이 반씩 섞여있는 것이다. 철질운석과 석철질운석은 지구 표면에서 발견되는 암석과 구성 성분이 크게 달라 쉽게 구별이 가능한데, 소행성의 핵이나 맨틀과의 경계에서 유래된 것으로 생각된다.

운석 중에서 가장 많은 부분을 차지하는 것은 석질운석이며 전체의 94%를 차지한다. 석질운석은 콘드라이트(chondrites, 구립운석)와 어콘드라이트(achondrites, 무구립운석)로 구분되는데 콘드라이트는 전체 운석의 86%를 차지할 정도로 가장 흔한 운석이다. 콘드라이트는 우주공간에서 녹았던 암석이 둥근 물방울 모양으로 식은 콘드률(Chondrule)이라는 구조가 보이는 반면, 어콘드라이트에는 콘드률이 보이지 않는다.

운석은 지구상의 암석과 구별되는 몇 가지 특징을 지닌다. 운석은 대기를 통과하면서 마찰열에 의해 녹아 없어진 수 mm 두께의 표면(용융각)을 갖고, 군데군데 녹으면서 떨어져 나간 움푹 팬 자국이 남아 있기도 한다. 또 지구상의 암석에 비해 밀도가 높고 자성을 띠기도 하며 종류에 따라 지구상의 암석에서는 볼 수 없는 독특한 내부구조를 갖기도 한다. 예를 들어 석질운석 중 콘드라이트에는 콘드률(Chondrule)이라는 구조가 보이고, 석철질운석에는 철질과 석질이 섞여 팔라사이트라 부르는 아름다운 모양을 띠며, 철질운석에는 빗살모양의 비드만스태튼(Widmanstatten) 무늬가 나타난다.

운석을 찾기 쉬운 곳은 남극

운석의 이름은 운석학회의 보고 절차를 거쳐 운석이 떨어졌거나 발견된 지역명으로 정해진다. 같은 장소에서 여러 개의 운석이 발견되었을 때는 발견년도와 일련번호를 덧붙인다. 예를 들어 ‘두원운석’은 1943년 전라남도 고흥군 두원면에 떨어진 운석을 지칭하고, ‘ALH 84001’은 1984년 남극의 Allan Hills 지역에서 발견된 운석들 중의 하나(일련번호 001)를 지칭한다. 지구상에서 운석을 찾아내기 가장 좋은 곳은 남극대륙이다. 지구에서 발견된 운석의 70% 이상이 남극에서 발견되었다. 운석은 세계 각지에 떨어지지만 대부분 대양 밑으로 가라앉거나 지각 속에 묻혀버린다. 그렇지 않다 해도 지구의 암석과 혼동되어 쉽게 눈에 띄지 않는다. 하지만 남극대륙에서는 운석 조각들이 빙하에 의해서 운반된다. 특히 남극대륙의 동쪽에 있는 거대한 블루 아이스(blue ice) 지역은 오염되지 않고 불모지로 남아 있어서 운석을 찾기에 가장 좋은 곳이다. 썰매를 타고 이 지역을 횡단하다 검은 바위가 머리를 삐쭉 내밀고 있는 것을 발견한다면 그것은 운석일 가능성이 매우 높다.

출처 : 김충섭 / 수원대 물리학과 교수