정용환 기자
다이아몬드는 보통 입방체 결정이 늘어선 미네랄이다. 그렇지만 우주에는 육각형으로 이뤄진 이상한 다이아몬드가 존재한다든지 최근 연구에선 먼 행성 핵분출로 태어난 다이아몬드가 별끼리 격렬한 충돌로 태어난 운석에 의해 지구에 날아온 것으로 판명됐다.
호주 연구팀에 따르면 론스달라이트(Lonsdaleite) 그러니까 육각형 결정 구조를 가진 다이아몬드는 수십억 년 전 소행성과 준행성이 충돌해 생긴 운석에 포함되어 있었다며 연구팀은 우넉 중 론스달라이트가 어떻게 형성됐는지 추구하기 위해 18개에 이르는 유레일라이트(Ureilite) 운석 파편을 전자 현미경으로 관찰했다. 연구 성과는 학술지 PNAS에 게재됐다.
연구팀은 이번 연구는 론스달라이트가 자연계에 존재하는 걸 명확하게 증명하는 것이라고 밝히고 있다. 론스달라이트는 지금까지 애리조나 분화구에 5만 년 전 떨어진 캐니언디아블로 운석 같은 운석에서 발견됐다. 이 미네랄은 지구상에서 거의 볼 수 없다. 올초 이뤄진 또 다른 연구에선 론스달라이트는 다른 다이아몬드보다 경도가 높다는 걸 알 수 있다.
이번 연구팀은 론스달라이트가 유레일라이트 운석 속에 자연스럽게 존재하는 걸 발견했다. 이 암석은 태양계가 생기기 시작했을 때 소행성과 충돌한 고대 준행성 맨틀 내에 형성됐을 것으로 보인다. 다시 말해 육각형 론스달라이트는 유레일라이트 암석 속에서 형성됐다고 한다.
이런 극한 환경에 있어서 물리학에선 드문 광물 구조가 태어나는 경향이 있다. 예를 들어 1945년 당시 최신 군사 기술이었던 플루토늄 폭탄 유효성을 도모하는 트리니티 폭탄 실험이 이뤄졌을 때 폭발의 고압 고온 환경 하에선 사막 모래와 구리 배선으로부터 트리니타이트(Trinitite)라는 드문 유리상 준결정이 생성된다는 게 밝혀졌다.
소행성과 준행성 충돌은 또 다이아몬드 생성에 필요한 고온 고압이라는 극한 환경을 가져왔다.
이번 성과는 론스달라이트와 일반 다이아몬드간 새로운 형성 프로세스가 발견된 걸 보여주는 강력한 근거라는 설명이다. 연구팀 계산으론 고대 준행성에서 파멸적인 충돌 직후 형성됐다고 한다. 만일 실제로 론스달라이트 구조가 일반 다이아몬드보다 딱딱하다면 재료 과학 분야에서 응용할 수 있을 가능성이 있다. 론스달라이트를 미리 성형된 흑연 부품으로 대체하기 위한 산업 공정을 개발할 수 있다면 소형이고 초경질인 기계 부품 제조에 사용할 수 있을 것으로 생각된다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
