공룡 알껍질이 다른 화석들의 연대를 밝혀줄 수 있다

Source: Ars Technica

Overview

바위와 마찬가지로, 달걀 껍질은 동위 원소를 포획할 수 있어 이를 이용해 샘플의 연대를 측정할 수 있습니다.

공룡 화석이 현장에서 발견될 때, 그 뼈가 몇 백만 년 전에 매장되었는지 정확히 알기 어려운 경우가 많습니다. 퇴적암의 서로 다른 층은 시간에 얼어붙은 지질 역사의 시기를 나타내지만, 그 층 자체 또는 그 안에 갇힌 화석을 정확히 연대 측정하는 일은 종종 좌절을 안겨줍니다.

화석화된 뼈와 치아는 이전에 어느 정도 성공적으로 연대 측정된 바 있지만, 그 성공은 일관되지 않으며 표본에 따라 달라집니다. 화석화 과정과 퇴적물이 암석으로 변하는 과정이 뼈를 변형시켜 정확성을 방해할 수 있습니다. 우라늄‑납 연대 측정은 재료 연대 측정에 가장 널리 사용되는 방법 중 하나이지만, 화석을 직접 연대 측정하는 데 적용될 경우 아직은 신흥 기술에 해당합니다.

공룡 알껍질이 주변 암석과 화석을 연대 측정할 수 있는 방법을 마침내 제시했을 가능성이 있습니다. 스텔렌보스 대학교의 고생물학자 Ryan Tucker가 이끄는 연구팀은 알껍질이 언제 모래, 진흙 또는 기타 퇴적물에 묻혔는지를 밝혀내는 연대 측정 방법을 고안했습니다. 이 정보는 동일한 암석층에 매장된 다른 화석들의 매장 연대를 제공해 줍니다.

“이 방법이 검증된다면, 대륙 퇴적 연속체 중 방사성 동위 원소 연대 측정이 가능한 범위를 크게 확대할 수 있을 것입니다.”라고 Tucker는 최근 Nature Communications Earth & Environment에 발표된 연구에서 말했습니다.¹

이것은 오래전부터

척추동물은 수억 년 동안 석회화된 알을 낳아 왔습니다(하지만 최초의 공룡 알은 연한 껍질을 가지고 있었습니다 — National Geographic 참고). 화석 알껍질이 다른 화석의 연대를 파악하는 데 매우 유용한 이유는 그 안에 존재하는 탄산칼슘의 독특한 미세구조 때문입니다( PNAS 연구 — PMCID: PMC4077312 참고).

결정들이 배열되는 방식은 변성 변화(화석화 과정에서 일어나는 물리·화학적 변형)의 기록을 포착합니다. 여기에는 물 손상, 퇴적층 사이의 압축에 의해 생긴 균열·틈새 등이 포함될 수 있습니다. 이러한 흔적을 인식함으로써 고생물학자들은 알(및 연관 화석)의 연대를 추정할 수 있습니다.

샘플링 장소

연대 측정 방법

Tucker와 그의 팀은 두 샘플 세트에 우라늄‑납 (U‑Pb) 방사성 동위 원소 연대 측정을 적용했습니다. 이 기술은 1 Myr부터 지구의 연대(~4.5 Gyr)까지의 암석을 정확히 연대 측정할 수 있습니다 — University of California, Berkeley 개요 참고.

작동 원리

1. 알껍질 및 기타 탄산염 물질은 우라늄(U)과 납(Pb) 동위 원소를 포획합니다.
2. 우라늄 동위 원소는 불안정해 시간이 지나면서 붕괴하면서 에너지를 방출하고 양성자·중성자를 잃습니다.
3. 하나의 붕괴 경로는 안정된 납 동위 원소로 끝납니다.
4. 부모(우라늄)와 자식(납) 동위 원소 비율은 우라늄이 붕괴함에 따라 예측 가능한 방식으로 증가합니다.
5. 이러한 비율을 측정하고 알려진 반감기를 적용하면 시료의 절대 연대를 계산할 수 있습니다.

핵심 요약

화석 알껍질의 미세구조는 지구화학적 타임라인을 보존하고, 정밀한 U‑Pb 연대 측정과 결합될 때 이전에 불확실했던 백악기 사이트에 대한 견고한 연대 추정을 제공합니다. 이 접근법은 알 자체의 연대를 정밀하게 다듬을 뿐만 아니라 주변 퇴적물의 층서학적 틀을 전반적으로 개선합니다.

Old Is an Understatement

유타에서 발견된 알은 오비라프터류의 한 종, 아마도 Macroelongatoolithus carlylei에 의해 놓인 것으로 추정되는 반면, 몽골 알은 몽골의 소형 트루오돈트공룡(마이크로‑트루오돈트공룡) — 현대 조류와 조상을 공유하는 작은 새와 같은 수각류—에 의해 놓였을 가능성이 있습니다.

미량 원소 분석 결과, 지구 반대편에서 발견되었음에도 두 알껍질 샘플 모두 구조가 놀라울 정도로 잘 보존되어 있음을 보여주었습니다. 화석화 과정에서 위에 얹힌 퇴적층의 압력으로 인해 발생한 몇 개의 미세 균열만 관찰되었습니다.

연구진이 두 껍질 샘플을 직접 연대 측정한 뒤 결과를 비교했습니다. Deep Eddy 지역 퇴적물에 포함된 지르콘은 이미 그 연대를 확정해 두었습니다. 화산암 층 사이에 끼어 있던 공룡 알들의 둥지 위치는 알껍질 자체보다 약간 오래된 것으로 측정되었으며, 알껍질은 9500만 년 전으로 판명되었습니다. 예상대로, 알 무리 아래의 암석은 더 오래되었고, 위의 암석은 더 젊었습니다. 연구팀은 알에 생긴 균열이 약간의 오차를 초래했을 수 있다고 언급했습니다.

몽골 알에 대해서는 우라늄‑납 연대 측정이 주변 기반암과 거의 동일한 연대를 보여주었습니다.

Teen Ulaan Chaltsai 알의 미량 원소 분석에서는 놀라운 사실이 드러났습니다: 알이 매장된 시기에 (≈ 9900만 년 전) 운석이 지구에 떨어졌을 가능성이 있습니다. 그 순간 충돌이 일어나지 않았더라도, 운석 먼지는 이미 알을 덮은 퇴적물에 포함되어 있었습니다.

“이 연구는 비조류 공룡, 조류 및 기타 알을 낳는 척추동물의 알껍질 바이오칼사이트가 중생대와 신생대 육상 퇴적 분지에서 신뢰할 수 있는 연대 측정 도구로 활용될 잠재력을 가지고 있음을 보여준다.” — Tucker et al., Communications Earth & Environment (2025).

다음에 연대가 불분명한 화석 현장이 고생물학자를 난처하게 만들면, 그들은 단지 공룡 알만 찾으면 됩니다.

Reference

Communications Earth & Environment, 2025년. DOI: 10.1038/s43247-025-02895-w

저자 소개

Elizabeth Rayne은 SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek, Forbidden Futures 등에 작품을 게재한 작가입니다. 그녀는 뉴욕시 외곽에 앵무새 레스타트와 함께 살고 있습니다. 글을 쓰지 않을 때는 변신, 그림 그리기, 그리고 잘 알려지지 않은 캐릭터 코스프레를 즐깁니다. Threads와 Instagram에서 그녀를 팔로우하세요: @quothravenrayne.

Footnotes

1. Tucker, R. et al. (2025). Nature Communications Earth & Environment, https://www.nature.com/articles/s43247-025-02895-w. ↩