호주 연구진 “지구서 가장 흔한 광물로 ‘금(金)’ 만들 수 있어”

근대 과학이 발달하기 이전, 이슬람부터 중세 유럽까지 세계 곳곳에서는 비금속을 인공적 수단을 통해 금 등의 귀금속으로 바꾸는 ‘연금술’이 유행했는데, 신비주의 성격이 강한 연금술과 연관된 흥미로운 연구결과가 나왔다.

호주 모내시대, 라트로브대, 호주연방 과학산업연구기구(CSIRO) 자원연구부, 시드니 국립 중성자 산란 연구센터, 전자현미경 연구센터 공동 연구진은 지진이 석영을 자극해 전기장을 형성시키고 이 과정에서 금이 형성된다는 연구결과를 내놓았다.

대륙지각에 풍부한 광물인 석영은 수정이라고도 부르며, 함유되는 극미량의 불순물에 따라 다양한 종(種)이 존재하는 광물이다. 일반적으로 석영은 압축되거나 늘리는 등 물리적인 스트레스를 받았을 때 전기장을 발생시키는 압전 광물이기도 하다.

금은 주로 석영과 광맥에서 형성돼 왔지만, 어떤 매커니즘을 통해 석영이 금으로 전환되는지는 명확히 밝히지지 않았다.

연구진은 먼저 지표면 스트레스(압력)의 핵심 요인인 지진이 석영에 가하는 ‘압전 전압’을 모델링했다. 이후 해당 데이터를 바탕으로 지진이 났을 때 석영 결정체에 더해지는 압력을 금이 용해된 용액에 가하는 방식으로 압전 전압을 만들었다.

그 결과 석영에 충분한 스트레스(압력)이 가해지면 그만큼 충분한 전압이 형성됐고, 액체에서 금이 침착(밑으로 가라앉아 들러붙음)되고 석영 표면에 금 나노입자가 축적되는 것을 확인했다.

이 같은 과정은 지진이 석영에게 미치는 영향과 동일한 것으로, 용해된 금이 포함된 액체가 석영 광맥의 틈으로 침투한 뒤 지진이 일으키는 전기장과 만났을 때 금이 형성된다는 게 연구진의 논린다.

또 처음 금이 침착된 뒤 지진으로 인해 추가적인 압력이 가해질 경우, 새로운 금이 그 위에 쌓이면서 더 큰 금덩어리를 만들어낼 수 있다.

연구를 이끈 모내시대학의 지질학자인 크리스 보이시 박사는 “금은 언제나 석영에서 형성돼 왔다는 것을 알고 있다. 그러나 어떻게 큰 금덩어리가 형성되는지는 알려진 바가 없었다”면서 “대체로 큰 금덩어리가 지진 중 조산운동으로 형성되는 퇴적층에서 발견된다는 점, 석영이 압전 광물이라는 두 가지 단서 덕분에 큰 금덩어리가 형성되는 미스터리를 풀 수 있었다”고 설명했다.

이어 “그러나 이것은 금술은 아니다. 이미 금이 용해된 용액에 압력을 가하는 방식을 이용했기 때문”이라면서 “금이 어디있는지 찾을 수 있는 최고의 과학적 방법은 석영의 압전 신호를 감지하는 것이다. 다만 이것은 석영 광맥이 어디있는지를 알려줄 뿐, 그 석영 광맥이 금이 있는지를 알려주지는 못한다”고 덧붙였다.

자세한 연구결과는 지구 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 9월 3일자 최신호에 실렸다.

송현서 기자