[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 1부

“ 외핵의 이 움직임은 일종의 발전기 역할을 하며, 그 결과 지구의 자기장이 생성된다. 우리는 일상생활을 하면서 지구 자기장을 떠올릴 일이 그다지 없지만, 지구 자기장에 감사해야 마땅하다. 자기장은 태양풍(태양에서 뿜어지는 강력한 하전 입자 흐름)에 대기가 휩쓸려 나가지 않게 보호하고, 나침반의 바늘을 북쪽(대략적으로)으로 향하게 하는 유용한 일을 해주기 때문이다. ”

“ 양성자와 전자의 수는 원소의 정체성, 따라서 원소가 일으키는 화학반응의 종류를 결정하는 반면, 동위원소의 질량 차이는 화학반응이 일어나는 속도에 영향을 미친다. 그리고 많은 원소의 방사성 동위원소는 지구 역사를 보정하는 도구가 된다. 뒤에서 살펴보겠지만, 이런 특징들 덕분에 방사성 동위원소는 지구와 생명의 역사를 연구하는 데 꼭 필요하다. ”

“ 방사성 동위원소는 불안정하다. 시간이 흐르면서 붕괴하여 더 안정한 딸 원자가 된다. 탄소-14는 자발적으로 붕괴하여 질소-14가 된다. 이 붕괴가 일어나는 속도는 연구실에서 측정할 수 있다. 탄소-14의 절반이 질소로 붕괴하는 데에는 5730년이 걸릴 것이다. 이를 반감기라고 한다. 그래서 탄소-14는 고고학 연구에 유용한 정밀 시계 역할을 한다. 그러나 수만 년이 흐른 뒤에는 표본에 남아 있는 탄소-14의 양이 너무 적어서 정확히 측정하기가 어려울 때가 많기에, 다른 동위원소를 찾아야 한다. 특히 지구의 깊은 역사를 연구할 때는 우라늄의 동위원소를 이용한다. ”

“ 양성자와 전자의 수는 원소의 정체성, 따라서 원소가 일으키는 화학반응의 종류를 결정하는 반면, 동위원소의 질량 차이는 화학반응이 일어나는 속도에 영향을 미친다. 그리고 많은 원소의 방사성 동위원소는 지구 역사를 보정하는 도구가 된다. 뒤에서 살펴보겠지만, 이런 특징들 덕분에 방사성 동위원소는 지구와 생명의 역사를 연구하는 데 꼭 필요하다. ”

“ 꿈속에서 주기율표를 발명했다? 드미트리 멘델레예프(1834~1907) 멘델레예프는 러시아 화학자다. 원소를 원자량순으로 배열하면 비슷한 성질의 원소가 반복되어 나온다는 사실을 알아차리고, 당시에 알려져 있던 64가지 원소에 미지의 원소까지 추가해 정리했다. 그야말로 현재 '원소 주기율표'의 기초를 마련한 인물이라고 할 수 있다. 멘델레예프는 시베리아 토볼스키에서 14형제 중 막내로 태어났다. 상트페테르부르크 대학교에서 수학, 물리, 화학을 공부하고 1864년에 화학 교수가 되었다. 대학 강의를 위해 '화학의 원리'를 집필했는데, 그때 원소에 대해 해설했던 것을 계기로 '원소 주기율표'를 제작하게 되었다. 멘델레예프는 '반복', 즉 주기성의 법칙은 발견했지만 그것을 정리하는 데에는 고전했던 것으로 전해진다. 어느 날 하루 종일 원소와 씨름하다가 잠이 든 멘델레예프는 꿈속에서 선명한 주기율표를 보았다. 잠에서 깬 그는 꿈에서 본 주기율표를 책상 위에 놓여 있던 봉투 뒷면에 재빠르게 옮겨 적어서 완성했다고 한다. 멘델레예프는 주기율표 외에도 기술 백과사전 발행, 유전 조사, 러시아 최초의 석유 정제소 설립 등, 화학 연구와 산업의 발전을 위해 최선을 다했다. 101번 원소인 멘델레븀은 그의 업적을 기리며 정해진 이름이다. ”