기념비적인 발견-XRF는 스톤헨지의 기원에 대해 밝힙니다.

저자 Michelle Wright - 2020년 9월 11일

태양이 내리쬐고 있습니다. 거친 밧줄이 손 깊숙이 파고 들어옵니다. 30톤의 거친 돌이 앞에 놓여 있고, 불퉁불퉁한 지형을 가로질러 이 돌을 끌고 가야 합니다. 중장비조차도 하나 없습니다. 심지어 바퀴 달린 도구도 없습니다. 이 돌은 끌 때마다 땅속으로 파고 들어가는 목재 썰매 위에 있습니다.

정말 허리가 끊어질 듯한 힘든 일입니다. 얼마나 더 가야하는지 의문이 듭니다.

약 4,500년 전 오늘날 잉글랜드의 초기 주민들은 30톤짜리 돌을 채석한 곳에서 끌고 나와 솔즈베리 평원까지 끌고 간 다음, 이 돌을 세워 현재 스톤헨지라고 하는 세계적으로 유명한 기념비를 만들었습니다.

수 세기 동안 탐험가와 고고학자들은 이 돌이 어디에서 왔는지에 대해 추측했습니다. 대다수가 동의하는 한 가지는 이 돌이 솔즈베리 평원에서 오지 않았다는 것입니다. 수백 년이 걸리겠지만, 새로운 연구와 첨단 기술 덕분에 이 돌의 기원에 대한 미스터리가 이제 서서히 풀리고 있습니다.

스톤헨지의 건축 양식 분석: 청석(bluestone)에서 사르센석(sarsen)까지

여러 연구에서는 청석이라고 하는 스톤헨지의 중심부 부근에 있는 작은 돌에서부터 200km(124마일) 이상 떨어진 펨브로크셔의 프레셀리 언덕에 이르는 작은 돌을 추적했지만, 사르센석이라고 하는 이 유적지에서 가장 큰 돌의 기원은 아직 미스터리로 남아 있습니다.

하지만 영국의 4개 대학교(Brighton, Bournemouth, Reading, UCL), 그리고 스톤헨지를 관리하는 기관인 English Heritage의 새로운 연구에서는 가능성 높은 출처가 나와 있습니다. 연구 팀은 X선 형광(XRF) 기술을 통한 새로운 지구화학 접근법을 이용해 그 위치를 파악했습니다.

그 결과에 따르면 이 거대한 사르센석은 이 기념비에서 불과 25km(15마일) 떨어져 있는 윌트셔, 웨스트우드 등 훨씬 더 많은 지역에서 왔습니다.

계속 읽으면서 이 연구진들이 어떻게 기념비적인 발견을 했는지 알아보십시오.

스톤헨지에서 가장 큰 거석은 사르센석으로 알려져 있습니다. 이 거석은 원형으로 기념비를 둘러싸고 있습니다. 이 구조물의 중앙 부근에 있는 작은 돌을 청석이라고 합니다. 이미지 제공: Andre Pattenden(English Heritage).

XRF 기술을 사용하여 사르센 거석의 출처 추적

먼저, 연구자들은 Olympus DELTA™ 휴대용 XRF 분석기를 사용하여 스톤헨지 기념비에 있는 사르센석 52개를 분석했습니다.

XRF 분석기를 소개하자면, 이 분석기는 X선 형광이라는 비파괴 기술을 사용하여 재료의 원소 조성을 손상 없이 파악해 줍니다. 작동 원리는 다음과 같습니다. 테스트를 실행하면 분석기가 X선을 방출하여 샘플에 부딪쳐 샘플의 원소가 형광을 발하여 분석기의 X선 검출기로 되돌아갑니다. 그러고 나면 분석기는 에너지 스펙트럼을 측정하고 화학 분석 결과를 화면에 제공합니다. 이 모든 작업이 단 몇 초 만에 진행됩니다.

고속 휴대용 장비인 XRF 분석기는 빠르고 휴대 가능한 장비이므로, 고고학자들은 이 분석기를 사용하여 사르센석과 같은 크고 무거운 샘플을 실험실로 가져오지 않고도 분석할 수 있습니다. 그 결과, 연구자들은 현장에서 즉시 실험실 품질의 결과를 확보할 수 있습니다.

현재 Science Advances 저널에 게재된 XRF 결과는 사르센석 50개의 지구화학적 성질이 비슷하다는 사실을 보여줍니다. 이것은 사르센석의 기원이 한 곳임을 의미합니다.

그렇다면 어디일까요?

스톤헨지 연구자들은 영국에서 사르센석이 가장 많은 지역인 인근 말보로 다운스(Marlborough Downs)에서 사르센석이 왔다고 오랫동안 생각했지만, 과학자들은 그 출처를 확인하고 더 정확한 위치를 알아낼 방법이 필요했습니다. 결국 말보로 다운스는 넓은 지역이고, 켄트, 도싯, 옥스퍼드셔와 같이 사르센석이 있는 다른 지역에서 이 돌을 가져왔을 수도 있습니다.

스톤헨지에서 사라졌던 부분이 영국으로 반환된 예상치 못한 일이 일어나자 이들에게 답이 나왔습니다.

되돌아온 오랜 유물과 새로운 연구 시작

그렇다면 애초에 스톤헨지의 일부가 어떻게 사라진 걸까요? 이 미스터리는 1950년대에 시작되었습니다.

1958년, 스톤헨지에서 두 개의 직립 사르센석과 사르센 덮개돌로 만들어진 구조물인 쓰러진 삼석탑(trilithon)을 다시 일으켜 세우기 위한 드릴 작업이 완료되었습니다. 이 과정에서 작업자들은 금속봉으로 안정화하기 위해 사르센석 1개(스톤 58)에서 코어로 알려진 1m(3피트) 길이의 드릴 처리된 기둥 3개를 제거했습니다. 과학자들은 이 코어 분석을 통해 이 거석의 기원을 알 수 있다고 생각했지만, 세 개의 코어가 모두 사라졌다는 문제가 있었습니다.

60년 간 이 코어의 행방은 미스터리로 남아 있었습니다.

2018년에, 이 모든 것이 바뀌었습니다. 드릴 작업에 참여했던 복원자 중 한 명이자 잉글랜드인인 로버트 필립스(Robert Phillips)는 90세 생일 직전에 코어 중 하나를 영국으로 반환하여 연구자들이 완전하지만 조각난 코어 샘플에 대한 테스트를 수행할 수 있었습니다. 그는 보존 작업의 기념품으로 이 코어를 받았고 처음에는 영국 사무실에 보관하다가 나중에는 플로리다에 있는 집으로 가져가 보관했습니다.

1년 후 두 번째 코어 중 일부가 솔즈베리 박물관(Salisbury Museum)에서 나타났습니다. 현재, 두 번째 코어와 세 번째 코어의 나머지는 아직 발견되지 않았습니다.

1958년 스톤헨지에서 수행한 드릴 작업. 사르센석의 코어는 기념비의 중앙에 있는 편자 모양 삼석탑의 일부인 스톤 58에서 추출되었습니다. 2018년에 코어 중 하나를 영국으로 반환한 로버트 필립스. 이미지 제공: Robin Phillips.

1958년 스톤헨지에 있는 사르센석에 있는 스톤 58에서 추출된 사르센석 코어. 이미지 제공: Juliet Brain(English Heritage).

지구화학적 지문으로 스톤헨지 미스터리 해결

"필립스 코어"가 돌아오자 연구자들은 다시 작업을 시작할 수 있었습니다. 목표는 사르센석 코어의 독특한 지구화학적 성질 또는 지구화학적 지문을 파악하여 남부 잉글랜드 전역에 있는 사르센석의 지구화학적 지문과 일치시키는 것이었습니다.

사르센석은 대부분 실리카로 만들어지기 때문에 지구화학적 지문은 남은 원소들(미량 원소)로 만들어질 것입니다. 이러한 미량 원소는 사르센석 위치에 따라 달라지므로 일치하는 원소를 찾으면 정확한 출처를 찾을 수 있습니다.

브라이턴 대학(University of Brighton)의 과학자들은 English Heritage의 허가를 받아 먼저 필립스 코어의 중앙에서 작은 샘플 3개를 잘랐습니다. 이 샘플을 두 가지 기술, 즉 유도 결합 플라즈마 질량분석법(ICP-MS)과 ICP-원자방출분광법(ICP-AES)으로 테스트하여 미량 원소를 파악하고 스톤 58에 대한 지구과학적 지문을 구성했습니다.

이 지문을 남부 잉글랜드 전역의 20개 지역에서 수집한 동등한 ICP-MS와 ICP-AES 데이터와 비교하자 이 지문은 남동쪽 말버러 다운스의 웨스트우즈와 일치했습니다.