가장 오랜 암각화는 67,800년 전...그 근거가 된 우라늄-토륨(U-Th) 연대 측정법은 잘못일까?

선사 시대 예술의 연대기를 새롭게 쓴 한 기법이 동굴 벽화 연대를 과대평가했을 가능성이 있다는 주장이 일부 과학자한테서 제기된다. (이미지 출처: David Madison via Getty Images)

 

최근 몇 년 동안 전 세계 연구자들은 선사 시대 암각화 연대를 점점 더 오래된 것으로 발표하곤 했다.

개중에서도 가장 주목할 만한 것은 인도네시아에서 발견된 51,000년 전 것으로 추정되는 사마귀 멧돼지 그림과 무려 67,800년 전 것으로 추정되는 손바닥 모양 스텐실 그림이다.

이러한 연대 측정은 대부분 우라늄 동위원소가 토륨으로 방사성 붕괴하는 것을 측정하는 우라늄-토륨(U-Th) 연대 측정법을 통해 이루어졌다.

하지만 이러한 연대 측정 결과 중 일부의 타당성에 의문이 제기된다.

프랑스 선사 미술 연구 센터Center for Research and Studies of Prehistoric Art 조르주 소베Georges Sauvet 연구원은 이 방법이 연대 측정 대상 표본의 연대를 과대평가하는 경향이 있다고 주장했다.

소베 연구원은 3월 23일 고고학 및 AOJ of Histoarchaeology and Anthropological Exploration'에 발표한 짧은 논문에서 일부 선사 시대 암각화 연대 측정 결과를 비판하며, 연구자들이 "가장 오래된 암각화를 찾기 위한 경쟁"에 몰두하면서 신중함을 잃어가고 있다고 지적했다.

소베는 이러한 연대 측정 결과가 이의 없이 받아들여진다면 초기 호모 사피엔스와 네안데르탈인 같은 인류 친척의 지능에 대한 우리의 이해가 왜곡될 것이라고 주장했다.

소베는 우라늄-토륨 연대 측정법의 정확성을 확보하기 위해서는 다른 연대 측정법과의 교차 검증이 절대적으로 필요하며, 이 방법만으로는 "받아들일 수 없다"고 말했다.

우라늄-토륨 연대 측정법uranium-thorium dating이란 무엇일까?

물이 석회암을 씻어내고 풍화시킨 후 동굴로 스며들면, 천천히 방해석calcite이 침전된다.

방해석이 형성되면서 물에 녹아 있던 소량의 우라늄을 포집한다.

이 우라늄은 방사성 붕괴를 통해 토륨 동위원소를 포함한 여러 "딸" 동위원소로 변환한다.

문제의 방법인 우라늄-토륨 연대 측정법은 양성자 92개와 중성자 142개를 지닌 우라늄-234가 양성자 2개와 중성자 2개(알파 입자)를 방출하여 양성자 90개와 중성자 140개를 지닌 토륨-230을 생성하는 원리를 이용한다.

일정량의 우라늄-234가 절반으로 붕괴하는 데는 약 245,629년이 걸린다.

따라서 우라늄이 퇴적된 이후 시스템에 아무것도 추가되거나 제거되지 않았다고 가정하면, 이 두 동위원소 비율을 통해 방해석 퇴적층 연대를 측정할 수 있다.

 

호프만과 그의 동료들이 보고한 바와 같이, 스페인 라 파시에가La Pasiega C에 있는 암각화 패널에서 동일한 직사각형의 왼쪽과 오른쪽 부분의 우라늄-토륨 연대 측정값이 차이를 보인다. (이미지 출처: White et al. 2018에서 발췌)

 

이론적으로, 이러한 유형의 우라늄-토륨 연대 측정법은 고고학자들에게 매우 강력한 도구가 될 수 있다.

그 이유는 암각화에 탄소라는 유기 원소가 포함되어 있어 연대 측정이 가능한 경우가 있기 때문이다.

하지만 암각화는 종종 황토 광물로 만들거나 돌에 새긴 그림으로 표현되는데, 이 두 가지 모두 방사성 탄소 연대 측정이 불가능하다.

바로 이럴 때 우라늄-토륨 연대 측정법이 유용하게 사용된다.

방해석이 암각화 위에 자라나면, 암각화 제작 최소 연대를 알 수 있다.

암각화 연대에 대한 의문 제기

하지만 소베는 자신의 논문에서 우라늄-토륨 연대 측정법이 신뢰할 수 없는 연대를 제공할 수 있으며, 연대를 추정하기 전에 다른 방법과 교차 검증해야 한다고 주장했다.

소베는 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 "이 방법의 위험성에 대해 처음 경각심을 갖게 된 것은 막스 플랑크 진화인류학 연구소 인간 진화 부서 연구원인 디르크 호프만Dirk Hoffmann과 그의 동료들이 2018년에 발표한 논문을 읽었을 때였다. 그 논문에서 그들은 스페인 동굴 벽화 세 점이 6만 5천 년 전 것으로 추정되며 네안데르탈인 작품이라고 발표했다"고 말했다.

이 벽화에는 붉은 황토 점, 사다리, 손자국 등이 있으며, 일부 연구자는 이 그림들이 네안데르탈인의 예술적 사고 능력을 보여준다고 주장했다.

2020년, 소베를 비롯한 42명 연구자는 우라늄-토륨 연대 측정법의 한계를 강조하는 반박 논문을 발표했다.

소베는 이 방법이 방해석 퇴적물이 "폐쇄계closed system"에서 형성되고 유지된다는 전제에 기반한다는 점이 문제라고 지적했다.

즉, 퇴적물이 형성된 시점부터 우라늄이 용출되지 않는다는 것이다.

"개방계"open system에서는 빗물과 지하수가 방해석을 통과하면서 우라늄을 용출시켜 U-Th 비율을 왜곡하고, ​​결과적으로 퇴적물이 실제보다 더 오래된 것처럼 보이게 한다는 것이다.

퀘벡 주 셔브룩Sherbrooke 대학교 화학과 조교수 아델핀 보노Adelphine Bonneau는 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 "암각화 연대 측정은 특히 어려운 주제"라며, "이론적으로 소베 교수 말이 맞다. U 계열 연대 측정법(U-Th 연대 측정법 포함)은 실제보다 과대평가된 연대를 초래할 수 있다"고 말했다.

소베 교수 논문에 따르면, 점점 더 오래된 연대를 찾으려는 시도는 부분적으로 연구비 지원과 그에 따른 명성 때문이다.

이로 인해 스페인에서 발견된 것으로 추정되는 6만 5천 년 된 예술품을 포함해 점점 더 오래된 연대가 제시되었다.

소베 교수는 이러한 연대가 "네안데르탈인이 그림을 그렸다는 것을 암시하지만, 네안데르탈인이 예술적 창작 능력을 가졌다는 고고학적 증거는 전혀 없다"고 말했다. (하지만 다른 연구자들은 이에 동의하지 않고 네안데르탈인이 예술 작품을 만들었다고 주장한다.)

 

술라웨시의 리앙 메탄두노Liang Metanduno 암각화 사진과 연대 측정 샘플 LMET1 및 LMET2의 위치를 ​​보여주는 디지털 트레이싱. (이미지 출처: Oktaviana et al. 2026)

 

최근 인도네시아 술라웨시에서 발견된 손바닥 모양의 음각 스텐실이 우라늄-토륨 연대 측정법으로 약 67,800년 전으로 밝혀지면서 이 논쟁이 다시 불거졌다.

이는 이전의 모든 기록을 경신한 것이다.

소베는 자신의 새로운 논문에서 우라늄-토륨 연대 측정법의 신뢰성 부족을 강조하기 위해 우라늄-토륨 연대 측정법과 방사성 탄소 연대 측정법이 일치하지 않는 여러 사례를 제시했다.

스페인 남부 네르하 동굴Nerja Cave에서 발견된 암각화의 경우, 우라늄-토륨 연대 측정 결과는 119,000년이었지만, 같은 그림 일부였던 숯 자국 방사성 탄소 연대 측정 결과는 약 19,000년이었고, 같은 그림에서 발견된 방해석 층 방사성 탄소 연대 측정 결과는 약 14,000년이었다.

레앙 발랑가지아Leang Balangajia에서는 가장 젊어야 할 바깥쪽 방해석 층 연대가 37,300년으로 측정되었는데, 이는 바로 아래층보다 약 7,800년이나 오래된 것이다.

이러한 모든 사례는 방해석 층들이 개방계였음을 시사한다.

우라늄-토륨 연대 측정법 옹호론

모든 연구자가 소베 말에 동의하지는 않는다.

스페인 암각화 연구 공동 저자이자 리스본 대학교 연구 교수인 주앙 질랴오João Zilhão는 어떤 연대 측정법이든 오류가 발생할 수 있다고 말했다.

그는 라이브 사이언스에 보낸 이메일에서 탄소-14와 탄소-12의 비율을 측정하는 방사성 탄소 연대 측정법을 예로 들며, 이 방법 역시 오염의 영향을 받을 수 있다고 지적했다.

마찬가지로, 마지막으로 빛에 노출된 시점을 측정하는 광자극 발광법 역시 시료 내 광물 입자에서 방출되는 잔류 발광을 고려하지 않으면 실제보다 오래된 연대를 나타낼 수 있다고 그는 덧붙였다.

흰 암벽에 그린 암각화 이미지 옆에 있는 지리 지도. 술라웨시의 리앙 메탄두노 암각화. 우라늄-토륨 연대 측정법으로 연대를 측정한 세 샘플 위치를 ​​보여준다. (이미지 제공: Sauvet 2026)

 

연대 측정에는 항상 오차가 발생할 수 있으며, 우라늄-토륨 연대 측정법도 특별히 예외적인 것은 아니라고 전문가들은 라이브 사이언스에 전했다.

"일부 방해석 샘플에서 개방계 거동이 나타난다는 이유로 우라늄 계열 연대 측정법이 암각화에 적용되지 않는다고 말하는 것은 지나친 일반화다"고 술라웨시 암각화 연대 측정 연구를 진행한 호주 그리피스 대학교 고고학자이자 지구화학자인 막심 오베르Maxime Aubert는 말했다. 

오베르는 우라늄이 방해석 퇴적물에서 용출되거나 흡수되어 실제 연대를 왜곡할 수 있다는 점을 인정했다. 

이러한 문제를 해결하기 위해 그의 연구팀은 최근 레이저 어블레이션 기법을 개발했는데, 이 기법을 통해 외부에서 스며든 물로 인해 변형된 부분을 "식별하여 연대 계산에서 제외할 수 있다"고 라이브 사이언스에 설명했다.

오베르 연구팀은 세계에서 가장 오래된 손 모양 스텐실 예술 작품을 포함한 여러 유물의 연대 측정 결과를 정확하게 얻기 위해 레이저를 사용하여 각 샘플에서 작은 부분을 제거했다.

그런 다음, 제거된 부분 중 여러 곳에서 동위원소 비율을 측정하여 각 방해석 층의 동위원소 비율 지도를 만들었다.

마지막으로, 동위원소 비율이 크게 변동하는 층은 제외했는데, 이는 오염 가능성을 시사하기 때문이다.

보노Bonneau는 과학자들이 연대 측정의 신뢰성을 확보하기 위한 다른 방법들을 개발한다고 덧붙였다.

"이러한 개방형 시스템을 다루고 그에 따라 연대를 보정하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 레이저 절삭법을 사용하고 방해석 층의 지도를 활용하면 가장 신뢰할 수 있는 부분을 선택한 다음 연대를 추출할 수 있습니다." 

보노는 호프만과 그의 동료들이 연구를 진행할 당시에는 레이저 어블레이션laser ablation 기술이 아직 개발 단계였기 때문에 해당 기술을 사용할 수 없었다고 지적했다.

보노는 이러한 문제를 해결하기 위해 오베르가 이전 연구에서 "다양한 동위원소 비율, 방해석 층의 구성 등에 대한 많은 정보를 항상 발표했다"고 말했다.

"이러한 데이터는 연대 측정의 신뢰성을 평가하는 데 필요합니다."

그녀는 호프만의 연구에는 이러한 데이터가 누락되어 있으므로 "연대의 신뢰성을 평가할 수 없다"고 덧붙였다.

보노는 우라늄-토륨 연대 측정법이 오차를 발생시킬 수 있지만, 그렇다고 해서 연대 추정치가 완전히 무의미해지는 것은 아니라고 말했다.

"소베의 주장은 원칙적으로 옳지만, 과학자들이 연구를 정확하게 수행한다면 연대 측정 결과는 신뢰할 수 있다"고 보노는 결론지었다.

Article Sources
Sauvet, G. (2026). Uranium-thorium dating: the race towards the earliest rock art. AOJ Hist Archaeol Anthropol Explor, 2(1), 13-15 https://aplombpublications.net/article/uranium-thorium-dating-the-race-towards-the-earliest-rock-art/