지구와 우주의 나이를 어떻게 계산할까?

우주와 지구 나에에 대한 BioLogos의 글을 번역했습니다. 참고하세요.

원문: http://biologos.org/questions/ages-of-the-earth-and-universe

How are the ages of the Earth and universe calculated

지구와 우주의 나이를 어떻게 계산할까?

In a Nutshell

요약

Many independent measurements have established that the Earth and the universe are billions of years old. 

많은 개별적인 측정이 지구와 우주의 나이가 수십 억년이라는 것을 밝히고 있다.

Geologists have found annual layers in glaciers that can be counted back 740,000 years. 

지질학자들은 빙하 속 나이 층(annual layers)으로 74만년까지 셀 수 있다.

Using the known rate of change in radio-active elements (radiometric dating), some Earth rocks have been shown to be billions of years old, while the oldest solar system rocks are dated at 4.6 billion years.

알려진 방사성 원소의 저감 속도를 이용하여 몇몇 암석은 수십 억년이 되었음이 밝혀졌고 태양계의 가장 오래된 암석은 46억년이 되었다.

Astronomers use the distance to galaxies and the speed of light to calculate that the light has been traveling for billions of years. 

천문학자들은 은하까지의 거리와 빛의 속도를 이용하여 빛이 수십 억년간 여행을 해왔다고 계산한다.

The expansion of the universe gives an age for the universe as a whole: 13.7 billion years old.

우주의 팽창은 우주 전체의 나이를 137억년이라고 알려준다.

Introduction

서론

Astronomers and geologists have determined that the universe and Earth are billions of years old.

천문학자와 지질학자들은 우주와 지구의 나이가 수십 억년이 되었다고 결론지었다.

This conclusion is not based on just one measurement or one calculation, but on many types of evidence.

이런 결론은 단지 한가지 측정이나 계산 결과로 도출된 것이 아니라 수많은 종류의 증거를 바탕으로 하고 있다.

Here we will describe just two types of evidence for an old Earth and two types of evidence for an old universe; more types can be found under Further Reading.

여기서 우리는 오래된 지구에 대한 2가지 종류의 증거와 오래된 우주에 대한 2가지 종류의 증거를 제시할 것이다. 그리고 추가 참고 자료에서 더 많은 종류의 증거를 발견할 수 있을 것이다.

These methods are largely independent of each other, based on separate observations and arguments, yet all point to a history much longer than 10,000 years.

이들 방법은 대체적으로 서로 독자적이고 개별적인 관찰을 바탕으로 하고 있고 만년 보다 훨씬 오래되었다는 관점과는 논쟁 상황에 있다 (번역이 좀 이상)

As Christians, we believe that God created the world and that the world declares his glory, so we can’t ignore what nature is telling us about its history.

기독교 인으로써, 우리는 하나님께서 세상을 창조하시고 세상은 하나님의 영광을 선포하며, 그래서 우리는 자연이 우리에게 그 역사를 이야기하고 있음을 무시할 수 없다.

Age of the Earth from seasonal rings and layers

빙하와 나무의 나이테로부터 지구의 나이

If you’ve ever seen a horizontal slice of a tree trunk, you’ve seen how a tree forms a new growth ring each year.

만약 당신이 나무 몸통의 수평 단면을 봤다면, 당신은 매년 새로운 나이테가 어떻게 형성되었는지 봤을 것이다.

In years of drought, the tree grows less quickly so the ring is narrower; in good growing seasons the ring is thicker.

가뭄이 일어난 년에는 나무가 빨리 자라지 못해 나이테가 좁고, 성장이 빨랐던 계절에는 나이테가 두꺼울 것이다.

A tree’s age can be found by simply counting its rings.

우리는 나무의 나이를 이 나이테로부터 간단히 알 수 있다.

By comparing the pattern of thick and thin rings to weather records, scientists can verify that the method is accurate.

과학자들은 나이테의 두껍고 얇은 패턴을 날씨 기록과 비교하여 이 방법이 정확하다는 것을 밝혀냈다.

This method can even be used on dead trees that fell in a forest long ago.

이 방법은 오래 전 숲에서 쓰러져 죽은 나무에 사용될 수 있다.

For example, the last 200 rings in the dead tree might match up with 200 rings early in the life of the living tree, so the two trees together can count back many years.

예를 들어, 죽은 나무의 200개의 나이테와 살아있는 나무의 앞쪽 200개의 나이테를 비교해서 두 나무를 함께 사용하면 더 오래 전까지 측정할 수 있다.

In this way, multiple trees can be used to build a master chronology for a forested region.
이 방법으로 여러 나무를 사용하여 숲의 마스터 연대기표를 만들 수 있다.

European oak trees have been used to build a 12,000-year chronology.1

유럽 오크 나무를 이용하여 1만2천년 연대기표를 작성했다.

The annual ice layers in glaciers provide a similar method that goes back much further in history.

빙하의 나이테도 비슷한 방법으로 사용된다.

Each year, snowfall varies throughout the seasons and an annual layer is formed.

매년, 강설량은 다양하고 그래서 빙하 나이테가 형성된다.

Like the tree rings, this method can be verified by comparison to historical records for weather, as well as to records of volcanic eruptions around the globe that left thin dust layers on the glaciers.

나무의 나이테처럼, 옛날 날씨 기록과 비교하고 전세계적인 화산 폭발 기록이 빙하 나이테 안에 얇은 먼지 층으로 남는 것을 통해 빙하의 나이테를 이용해서 지구의 나이를 계산하는 방법도 정확하다는 것이 밝혀졌다.

Scientists have drilled ice cores deep into glaciers and found ice that is 123,000 years old in Greenland2 and 740,000 years old in Antarctica.

과학자들은 빙하 속 깊이 드릴로 파서 얼음 코어를 파내고 그린란드의 얼음이 12만 3천년이 되었고 남극은 74만년이 되었다고 밝혔다.

These annual layers go back much farther than the 10,000 years advocated by the young earth creationists.

이들 빙하 나이테는 젊은 지구 창조론자들이 지지하는 지구나이 1만년설보다 훨씬 전으로 올라가고 있다.

The Earth must be at least 740,000 years old.

지구의 나이는 적어도 74만년이 되어야 한다.

Age of the Earth and solar system from radiometric dating

방사성 연대 결정법으로부터 지구와 태양계 나이 계산

In your high school science classroom, you may have seen a large poster of the periodic table hanging on the wall.

당신은 고등학교 시절 과학 교실 벽에 커다란 주기율표를 봤을 것이다.

The periodic table shows the types of atoms that make up the world around us.

주기율표는 우리 주변 세상을 구성하는 다양한 종류의 원소를 보여준다.

An element in the periodic table can come in different flavors called isotopes.

주기율 표의 원소는 동위 원소라는 다른 특징을 가질 수 있다.

Some isotopes are unstable, and over time these isotopes “decay” into isotopes of other elements.

몇몇 동위원소는 불안전하고 시간이 지나면서 이 동위원소는 다른 동위원소로 분해된다.

For example, Potassium-40 is unstable and decays into Argon-40. As time passes, a rock will have more and more Argon-40 and less and less Potassium-40.

예를 들어, 칼륩-40은 불안전하고 아르곤-40으로 분해한다. 시간이 지나면 암석은 점점 더 많은 아르곤-40을 갖게 되고 칼륨-40은 점점 줄어들게 된다.

Radiometric dating is possible because this decay occurs at a known rate, called the “half-life” of the radioactive element.

이 분해는 방사성 원소의 반감기라고 불리는 알려진 속도로 일어나기 때문에 방사성 연대 결정이 가능하다.

The half-life is the time that it takes for half the radioactive sample to change from one element into the other.

반감기란 방사성 샘플이 한 원소에서 다른 원소로 절반이 변하는데 걸리는 시간이다.

Some isotopes have short half-lives of minutes or years, but Potassium-40 has a half-life of 1.3 billion years.

몇몇 동위원소는 몇 분에서 몇 년의 짧은 반감기를 가지고 있지만 칼륨-40은 13억년의 반감기를 가지고 있다.

Radiometric dating requires that one understand the initial ratio of the two elements in a given sample by some means.

방사성 연대 결정법은 어떤 방법으로든 주어진 샘플 내에 두 원소간의 초기 비율을 알아야 한다.

In this case, Argon-40 is a gas that easily bubbles out and escapes when it is produced in molten rock.

이 경우, 아르곤-40은 가스여서 처음에 녹은 상태의 암석으로 형성될 때 쉽게 빠져 나온다.

Once the rock hardens, however, all the Argon-40 is trapped in the sample, giving us an accurate record of how much Potassium-40 has decayed since that time.

그러나 암석이 굳어진 상태에서는 모든 아르곤-40은 암석 내에 갇혀있게 되기 대문에 암석이 형성되고 칼륨-40이 얼마나 감소했는지를 정확한 기록을 알 수 있다.

So, if we find a rock with equal parts Potassium-40 and Argon-40, we know that half the Potassium-40 has decayed into Argon-40, and that the rock hardened 1.3 billion years ago.

그래서 만약 우리가 같은 양의 칼륨-40과 아르곤 40을 가지고 있는 암석을 발견했다면 칼륨-40의 절반이 아르곤-40으로 분해된 것이고 그 암석은 13억년 전에 굳어진 것임을 알 수 있다.

It’s hard to find rocks on the surface of the Earth that have not been altered over time.

지구 표면에서 시간이 지남에 따라 변하지 않는 암석을 찾는 것은 어렵다.

Most old rocks have been eroded by wind and water or submerged by continental plates.

대부분의 오래된 암석은 물과 바람에 의해 풍화되고 대륙판 밑으로 내려간다.

The oldest reliably dated rock formation is in Greenland, where several different isotopes were used to find an age of 3.6 billion years.

믿을 수 있는 가장 오래된 암석은 그린란드에 있는데 몇 가지 다른 동위원소를 사용해서 암석의 나이가 36억년임이 밝혀졌다.

Scientists also recently dated zircon grains (which resist erosion) in Western Australia to 4.4 billion years old.

과학자들은 또한 호주 서부에서 풍화에 잘 견디는 지르콘 알갱이를 연대 측정해서 나이가 44억년이라고 밝혔다.

To find older rocks that haven’t been eroded, we need to look beyond Earth.

풍화되지 않는 더 오래된 암석을 찾기 위해서 우리는 지구를 더 살펴봐야 할 것이다.

Meteorites are rocks from the solar system that have fallen to Earth recently and haven’t suffered much erosion.

운석은 태양계에서 지구로 최근에도 떨어지는 암석이고 이것은 풍화를 거의 겪지 않았다.

Their pristine interiors give an age that dates back to their formation at the beginning of the solar system.

운석의 아주 깨끗한 안쪽은 태양계 초기에 운석이 만들어졌을 때를 알려준다.

Nearly all meteorites have the same radiometric age, 4.56 billion years old.

거의 모든 운석은 45.6억년이라는 같은 방사성 연대를 가지고 있다.

Thus, the solar system, including the Earth, is about 4,560,000,000 years old.

그래서 지구가 포함된 태양계는 약 45.6억년의 나이를 가지고 있다.

Age of galaxies from the travel time of light

빛의 여행 시간으로부터 은하의 나이

What about the ages of stars and galaxies, and the age of the whole universe?

별들과 은하의 나이는 어떨까? 그리고 전체 우주의 나이는?

One way to measure these ages is with the travel time of light.

이들의 나이를 측정하는 한가지 방법은 빛의 여행 시간을 가지고 하는 것이다.

Light travels incredibly fast – 300,000 kilometers per second, or 186,000 miles per second.

빛은 매우 빠르게 이동한다. 1초에 30만 킬로미터, 또는 1초에 18만 6천 마일을 이동한다.

On Earth, the delay due to light travel time is a tiny fraction of a second.

지구에서는 빛의 이동시간은 아주 짧다.

But in space, the distances are so vast that the light takes a substantial amount of time to travel to us: 8.3 minutes from the Sun, 4.3 years from the nearest star, and about 8500 years from the center of the Milky Way galaxy.

하지만 우주에서는 빛이 우리에게까지 오는데 상당히 오랜 시간이 걸릴 정도로 거리가 멀다. 태양으로부터 지구로 오는데 8.3분, 가장 가까운 별에서는 4.3년, 은하 중심에서는 약 8500년이 걸린다.

That delay means that we don’t see these objects as they are right now, but as they were when the light left.

이런 지연은 우리가 보는 것이 그들의 지금 당장이 아니라 빛이 떠났을 당시의 물체를 보는 것이라는 의미이다.

The universe actually works as a sort of “time machine,” in which we can see into the past simply by looking far away.

우주는 실제로 일종의 타임머신처럼 작동한다. 우리는 아주 옛날의 모습을 볼 수 있는 것이다.

The calculation of the light travel time is simple once you know the speed of light and have a measurement of the distance.

우리가 빛의 속도를 알고 있고 거리를 측정한다면 빛의 이동 시간을 계산하는 것은 간단하다.

The speed of light is well known from experiments on Earth, and various astronomical observations confirm that the speed of light has not changed over the history of the universe.

빛의 속도는 지구에서 실험을 통해 잘 알려져 있고 다양한 천문 관측으로 빛의 속도가 우주의 역사를 통해서도 변하지 않았음이 확인되었다.

But measuring distances in astronomy is not trivial – you can’t just string a measuring tape from here to the center of the galaxy!

그러나 천문학에서 거리 측정은 간단한 것이 아니다. 우리는 여기서부터 은하 중심까지 줄자를 데볼 수도 없는 것이다.

Instead, astronomers use several interlocking methods to determine the distances, such as geometric calculations and brightness measurements.

대신 천문학자들은 기하학적 계산과 밝기 측정과 같은 연동 방법을 사용하여 거리를 결정하고 있다.

For example, some galaxies look much smaller and fainter than other galaxies of the same kind, showing they are much further away.

예를 들어, 몇몇 은하는 매우 멀리 떨어져 있는 것처럼 같은 종류의 다른 은하보다 매우 작고 희미해 보인다.

The Andromeda galaxy, a near neighbor to our own Milky Way galaxy, is 2.3 million light years away.

안드로메다 은하는 우리 은하와 가장 가까운 은하로 230만 광년 떨어져 있다.

That is, we are seeing it as it was 2.3 million years ago.

즉, 우리는 230만년 전의 모습을 보고 있는 것이다.

But that is just our local neighborhood.

그러나 이 은하가 우리의 이웃 은하이다.

In recent decades, astronomers have detected galaxies located several billion light years away.

최근 수십 년간, 천문학자들은 수십억 광년 떨어진 은하들을 발견해왔다.

If the light has been traveling billions of years to reach us, then the universe must be at least that old.

만약 빛이 우리에게 오는데 수십억 년이 걸렸다면 우주는 적어도 그 나이가 되어야 한다.

This is completely independent of radiometric dating of the solar system, but both methods point to an age of billions of years, not thousands.

이것은 태양계의 방사성 연대 측정과 완전히 다른 방법이다. 그러나 두 방법 모두 지구와 우주의 나이가 수천 년이 아닌 수십억 년임을 나타내고 있다.

Age of the universe from expansion

팽창 이론으로부터 우주의 나이

Not only can astronomers measure the distance of galaxies, they can measure how galaxies are moving.

천문학자들은 은하들의 거리를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 은하들이 어떻게 움직이는지 측정할 수 있다.

Galaxies are not holding still in space, nor are they moving randomly.

은하들은 우주에 고정되어 있지 않고 무작위로 움직이고 있다

Some galaxies are moving towards their neighbors, attracted by their mutual gravity.

몇몇 은하는 서로간의 중력으로 인해 우리 은하 쪽으로 다가오고 있다.

But the biggest pattern we see is that galaxies are moving apart from one another.

그러나 우리가 보는 가장 큰 경향은 은하들이 서로서로 점점 멀어지고 있다는 것이다.

This motion apart is not all at the same speed; instead it follows a pattern where galaxies that are further apart are moving more quickly.

이와 같이 점점 멀어지는 움직임은 속도가 같이 안다. 대신 더 멀리 있는 은하는 더 빨리 움직인다는 경향을 따른다.

This particular pattern indicates the whole universe is expanding.

이런 특별한 경향은 전체 우주가 팽창하고 있음을 보여주고 있다.

To see why, consider a loaf of raisin bread.

왜 그런지, 건포도 빵을 생각해 보자.

The raisins are like galaxies and the dough is like the fabric of space in the universe.

건포도는 은하와 같고 밀가루 반죽은 우주의 공간과 같다.

As the dough rises, it carries the raisins along, pulling them apart from each other.

밀가루 반죽이 부풀어 오르면, 건포도 또한 움직이고 서로 간의 간격은 멀어질 것이다.

Raisins that started out on opposite sides of the loaf will be a few inches farther apart after the dough rises, while raisins that started out near each other may only move half an inch.

빵의 반대쪽에서 출발한 건포도는 반죽이 부풀어 오르면서 몇 인치 멀어졌을 것이지만 서로 가까이 있던 건포도는 단지 반 인치 정도 움직였을 것이다.

So, the speed of their motion is proportional to the separation between them.

그래서 그들의 움직이는 속도는 그들 사이에 떨어진 정도와 비례한다.

In the same way, the space of the universe pulls galaxies further apart as the universe expands.

같은 방식으로 우주가 팽창하면서 우주의 공간은 은하를 점점 더 멀리 밀어내고 있다.

Astronomers detect a galaxy’s motion by looking at its light spectrum.

천문학자들은 빛이 스펙트럼을 관찰해서 은하의 움직임을 관찰한다.

When a galaxy is carried away by the expansion of space, its light waves are stretched out, making it appear redder.

은하가 공간의 팽창으로 움직이면, 그 빛의 파장은 늘어지고(stretched out) 점점 빨개진다.

The change in the galaxy’s color is called the red shift, and can be used to calculate its velocity.

이런 은하의 색 변화는 붉은 변화(red shift)라고 불려지고 은하의 움직이는 속도를 계산하는데 사용될 수 있다.

From the measurements of many galaxies, astronomers can accurately measure the expansion rate of the universe as a whole.

많은 은하를 측정해서 천문학자들은 전체 우주의 팽창 속도를 정확히 계산할 수 있다.

The age of universe can be determined by imaging what the universe looked like in the past, “rewinding” the expansion.

우주의 나이는 팽창을 꺼꾸로 되감아 과거의 모습을 상상함으로 결정할 수 있다.

In the past the galaxies must have been closer together, and in the distant past they would have been packed together in a tiny point.

옛날에는 은하들은 분명 서로 가까웠을 것이고, 그들은 아마로 아주 작은 점에 함께 있었을 것이다.

If we assume that the expansion rate is constant over time, the age for the universe as a whole is about 10 billion years.

만약 우리가 팽창 속도가 시간이 지남에 따라 일정하다면 우주 전체의 나이는 약 100억년 이다.

However, astronomers have been working over the last 20 years to determine how the expansion rate changes with time.

그러나 천문학자들은 지난 20년 동안 팽창 속도가 어떻게 변했는지 연구를 했다.

We now know that early in the universe the expansion was slowing down, but now it is speeding up.

지금 우리는 우주 초기에 팽창 속도가 늦었다가 지금은 점점 빨라진다는 것을 안다.

Using careful measurements of this change in expansion rate, the age of the universe is now known quite precisely to be 13.7±0.13 billion years.

이와 같은 우주 팽창 속도의 변화 측정을 통해 지금 우주의 나이는 매우 정확하게 137±1.3년으로 알려져 있다.

Conclusion

결론

Many different and complementary scientific measurements have established with near certainty that the universe and the Earth are billions of years old.

여러 다르고 상호 보완되는 과학 측정 결과가 우주와 지구의 나이는 수십억 년이라고 규명하고 있다.

Layers in glaciers show a history much longer than 10,000 years, and radiometric dating places the formation of the Earth at 4.5 billion years.

빙하의 나이테가 1만년보다 더 오래된 역사를 보여주고 방사성 연대 측정 법은 지구의 나이가 45억년임을 알려주고 있다.

Light from galaxies is reaching us billions of years after it left, and the expansion rate of the universe dates its age to 13.7 billion years.

빛이 은하에서 지구까지 오는데 수십억 년이 걸리고 우주의 팽창 속도는 우주의 나이가 137억년임으로 보여주고 있다.

These are just a sampling of the types of evidence for the great age of the Earth and the universe; see the resources below for more.

이들은 지구와 우주의 굉장한 나이의 증거들 중에 한 샘플이다. 더 많은 증거를 원하면 밑에 자료를 참고하라.

Recommended External Resources

Feuerbacher, Bjorn “Determining Distances to Astronomical Objects” Talk Origins 2003. Includes scientific responses to various young earth arguments against astronomical age; unlike many articles on Talk Origins, this article does not attack religion. (Web article)

Fraknoi, Andrew, Greenstein, George, Partridge, Bruce, and Percy, John. “An Ancient Universe: How Astronomers Know the Vast Scale of Cosmic Time”, American Astronomical Society and the Astronomical Society of the Pacific, 2004. Published by two societies of professional astronomers, this accessible article is respectful of religion and the religious views of many scientists. (PDF)

Ross, Hugh. “A Beginner’s and Expert’s Guide to the Big Bang” Reasons to Believe, 2000. While BioLogos and Reasons to Believe have differing views on some key issues, we share many beliefs and goals. This thoroughly-referenced article from a Christian PhD astronomer is a valuable resource on evidence for the Big Bang, although some of the details are out of date. (web article)

White, Bob. “The Age of the Earth.”  Faraday Papers, no. 8, 2007. A Christian geologist at Cambridge University gives a brief review of scientific evidence as well as historical and theological perspectives. (PDF).

Wiens, Roger C. 2002. Radiometric Dating: A Christian Perspective. This is a detailed but still highly readable account of radiometric dating, written by a well-qualified physicist who is also a professing Christian. (web article) (PDF)

Wolgemuth, Ken and Davidson, Gregg. Solid Rock Lectures: Earth as God’s Creation. These Christian geologists frequently speak in churches on geologic evidence for age. (website)

WMAP Science Team “Cosmology: The Study of the Unvierse” NASA’s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, last modified June 6, 2011. This primer explains the basics of cosmology as well as the latest discoveries, many from the WMAP telescope (PDF)

Young, Davis A. and Stearley, Ralph. The Bible, Rocks, and Time: Geological Evidence for the Age of the Earth. Downers Grove, IL: InterVarsity Press, 2008. Two professors of geology give a comprehensive review of geologic evidence for age and respond to young earth arguments. (Book info)

Young, Davis A. ”How Old Is It? How Do We Know? A Review of Dating Methods – Part One: Relative Dating, Absolute Dating, and Non-radiometric Dating” Perspectives on Science and Christian Faith, Vol 58 No 4, p.259-265, December 2006. (PDF)

Young, Davis A. ”How Old Is It? How Do We Know? A Review of Dating Methods—Part Two: Radiometric Dating: Mineral, Isochron and Concordia Methods” Perspectives on Science and Christian Faith, Vol 59, No 1, p.28-36, March 2007. (PDF)

Young, Davis A. ”How Old Is It? How Do We Know? A Review of Dating Methods — Part Three: Thermochronometry, Cosmogenic Isotopes, and Theological Implications” Perspectives on Science and Christian Faith, Vol 59, No 2, p.136-142, June 2007. (PDF)