탄산염 우라늄-납 연대 측정법 공룡알에 처음 시도
8,500만년 전 백악기 기후 이해 증진에 기여할 수 있어
by Frontiers
백악기 시대에 지구는 광범위한 화산 활동, 해양 산소 고갈, 그리고 대량 멸종으로 어려움을 겪었다.
당시 화석들은 남아 과학자들에게 여러 지역 기후가 어떠했을지에 대한 단서를 제공한다.
중국 연구진이 중국 중부 윈양 분지 Yunyang Basin 칭룽산 유적Qinglongshan site에서 발견한 공룡알들을 분석했다.
탄산염 우라늄-납 carbonate uranium-lead (U-Pb) 연대 측정법을 사용하여 공룡알 연대를 측정하기는 이번이 처음이다.
연구팀은 이 연구 결과를 프론티어스 인 어스 사이언스(Frontiers in Earth Science)에 발표했다.
"이 공룡알들이 약 8천 5백만 년 전, 백악기 후기에 퇴적되었음을 보여준다"고 후베이 지구과학연구소Hubei Institute of Geosciences 연구원이자 교신저자인 비 자오Bi Zhao 박사는 말했다.
"이 화석들에 대한 최초의 확실한 연대학적 제약 조건을 제시함으로써, 그 연대에 대한 오랜 불확실성을 해소했습니다."
새로운 연대
칭룽산은 중국 최초의 국립 공룡알 화석 보호구역이다. 이곳에는 3,000개가 넘는 공룡알 화석이 세 곳에 걸쳐 분포한다.
대부분의 화석은 각력암breccias, 각력암과 실트암siltstone 혼합물, 그리고 미세 사암fine sandstones 등 다양한 암석에 묻혀 있다.
알들은 대부분 원래 위치에 그대로 남았으며 최소한의 변형만 보인다.
대부분은 다공성이 높은 알껍질highly porous eggshells을 특징으로 하는 덴드룰리디에Dendroolithidae 과에 속하는 플라쿨리투스 투미아올린겐시스Placoolithus tumiaolingensis라는 단일 종에 속하는 것으로 추정된다.
방해석으로 가득 찬 이 공룡알 화석은 각력암을 함유한 실트암에 묻힌 28개 알에서 채취했다.
연구팀은 알의 연대를 측정하기 위해 우라늄-납(U-Pb) 연대 측정법을 사용했다.
"달걀 껍질 샘플에 마이크로 레이저를 발사하여 탄산염 광물을 에어로졸aerosol로 기화시켰습니다. 이 에어로졸은 질량 분석기로 분석하여 우라늄과 납 원자 수를 측정합니다.
우라늄은 일정한 속도로 납으로 붕괴하기 때문에 축적된 납의 양을 측정하여 연대를 계산할 수 있었습니다. 마치 화석의 원자시계와 같습니다."
자오는 이리 설명했다.
연구 결과, 이 알들은 약 8,500만 년 전에 퇴적되었으며, 약 170만 년 전이나 혹은 그 이후에 퇴적되었을 가능성도 있는 것으로 나타났다.
이 화석들 연대는 약 1억 년에서 6,600만 년 전까지 지속된 백악기 후기에 산란되었음을 의미한다.
이 화석들은 칭룽산 유적에서 발견된 최초의 신뢰할 수 있는 연대 측정 화석이다.
전통적으로 공룡알 연대를 측정하는 데는 화산암, 화산재층, 또는 알 주변 광물 등의 연대를 측정하는 간접적인 방법이 사용된다.
그러나 이러한 것들은 알을 낳기 전이나 후에 형성되었거나 지질학적 과정으로 인해 변형되었을 수 있다.
이 연구에서 사용된 방법은 알 자체 외에 다른 것에 의존하지 않고도 알의 정확한 연대를 측정할 수 있게 해 준다.
자오는 "이것은 전 세계 공룡알 연대기를 확립하는 우리의 능력에 혁명을 일으켰다"고 말했다.
고대 기후
지구 냉각은 알을 낳기 수백만 년 전인 투론기Turonian epoch(약 9,390만 년에서 8,980만 년 전까지 지속)에 시작되었다.
알을 낳을 무렵에는 기온이 상당히 낮아졌다.
따뜻한 기후에서 차가운 기후로의 변화는 공룡의 다양성 감소에 영향을 미쳤을 가능성이 높으며, 칭룽산에서 얼마나 많은 종이 얼마나 많은 알을 낳는지에 영향을 미쳤을 가능성이 있다.
자오는 "덴드룰리티드Dendroolithids의 특수한 기공 구조는 이러한 기후 변화에 대한 진화적 적응을 보여주는 것일 수 있다. 전 세계적으로 기온이 낮아지는 동안 새로운 유형의 알이 등장했기 때문"이라고 말했다.
덴드룰리티드 알의 기공 구조는 다른 많은 공룡 알과 현저히 다르며, 그러한 적응의 한 예일 수 있다.
자오는 "P. tumiaolingensis는 알을 낳는 공룡 개체군이 기온이 낮아지는 기후에 성공적으로 적응하지 못한 진화적 막다른 길일 수 있다"고 설명했다.
이 연구에서는 알껍질 샘플을 거의 조사하지 않았지만, 모든 실험에서 알 조각 연대가 유사했으며, 이는 알 주변 암석의 연대와도 일치했다.
연구팀은 다양한 암석층에서 발견된 알을 포함하여 표본 추출 범위를 확대할 예정이며, 이는 지역별 연대표를 구축하는 데 도움이 될 수 있다.
또한 향후 인근 분지의 덴드룰리시드 알을 조사하여 공룡 이동을 추적해야 한다고 밝혔다.
자오 박사는 "이번 연구 성과는 공룡의 진화와 멸종, 그리고 백악기 후기 지구 환경 변화에 대한 연구에 중요한 의미를 지닌다"고 말했다.
"이러한 발견은 화석을 지구 역사에 대한 설득력 있는 이야기로 탈바꿈시킬 수 있습니다."
More information: Geological Age of the Yunyang Dinosaur Eggs Revealed by in-situ Carbonate U-Pb Dating and Its Scientific Implications, Frontiers in Earth Science (2025). DOI: 10.3389/feart.2025.1638838
Journal information: Frontiers in Earth Science
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이 잡지가 어느 정도 명성을 지녔는지는 내가 알지 못한다. 다만 주장대로라면 사이언스 네이처 셀 정도로 가야 했어야 하지 않나 싶다.