보석은 수천 년 동안 시장에서 가치를 인정받고 거래됐습니다. 희귀한 광물들은 아름다울 뿐만 아니라 독특한 원소 구조를 지니고 있습니다. 고유한 특성은 과학자들이 원산지와 이동 경로를 파악하는 지문 역할을 하기도 합니다.

AIP 어드밴스 저널에 1일(현지시간) 발표된 연구는 오래된 보석들의 원산지와 무역 경로를 찾아냈습니다. 아라비안-누비안 방패(Arabian-Nubian Shield)에서 발굴한 보석들이 분석 대상이었습니다. 이곳은 이집트와 사우디아라비아에 있는 홍해 근방 광물 매장지입니다. 

논문 공동 저자인 아델 수루 이집트 갈라라 대학 지질학자는 "우리는 중동 보석을 다른 지역 물건과 구별하기 위해서 주요한 분광학적 특성을 밝혔다"고 말했습니다. 이어 "연구 대상에는 고대 이집트 클레오파트라 광산에서 나온 에메랄드 같은 규산염 보석과 주로 로마 시대 유적지에서 나온 자수정, 페리도트, 아마조나이트가 있다"고 설명했습니다.

연구진은 다양한 분광학적 방법으로 보석 속 화학적 구조를 식별했습니다. 기술은 광물이 가진 색, 발굴된 위치, 천연인지 합성인지 보여줍니다. 레이저 유도 분해 분광법(laser-induced breakdown spectroscopy)은 보석 속 화학 성분을 빠르게 포착합니다. 푸리에 변환 분광법(fourier transform infrared spectroscopy)으로 내부 구조와 탄화수소 존재 등을 이해할 수 있습니다. 라만 분광법(Raman spectroscopy)은 화학적으로 동일한 물질 간 결정 구조 차이를 밝혀내는 데 이용합니다.

조사 결과 보석들의 특징이 드러났습니다. 철분은 자수정의 보라색 색조와 관련 있습니다. 크롬, 바나듐, 구리 등도 보석 색에 영향을 미치는 원소들입니다. 가격이 저렴해 실험에 자주 사용하는 합성 에메랄드는 천연과 달리 내부에 수분 구조가 존재했습니다.

보석을 식별할 수 있는 구조적 특징으로 발굴한 지리적 위치도 찾아낼 수 있었습니다. 멕시코, 요르단, 이집트에서 발견된 아마조나이트를 제각기 구분하는 것도 가능했습니다.

수루는 "에메랄드나 페리도트 같은 보석은 고대부터 채굴됐다. 때때로 일부 보석은 선원이나 상인이 자신의 고국으로 데리고 이동하기도 했다. 예를 들어 유럽 왕실 왕관은 아프리카나 아시아에서 가져온 보석으로 장식되었다. 보석 원산지를 정확히 얻기 위해서 출처를 구분하고 고대 무역 경로를 추적할 방법이 필요했다"고 강조했습니다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Laura Baisas 기자 & 육지훈 기자