[신문과 놀자!/어린이과학동아 별별과학백과]위성사진 한장으로 수천년간 잠들어 있던 유적을 찾는다!

과학 활용한 고고학 연구

○ 인공위성으로 새로운 유적을 찾아라!

인공위성으로 사진을 찍어 지구 곳곳의 고대 유적지를 발견하거나 확인하는 연구를 ‘위성 고고학’ 또는 ‘우주 고고학’이라고 부른다. ⓒNASA

지난해 10월 호주의 서호주대 데이비드 케네디 교수팀은 사우디아라비아의 화산지대인 ‘하라트 카이바르’에서 구글어스를 이용해 약 400개의 유적을 찾아냈어요. 돌로 쌓인 이 구조물은 길이가 91∼487m로 다양하고, 빗장이 걸린 문처럼 생겨 ‘게이츠’라는 이름이 붙었지요.

연구팀은 “그동안 사우디아라비아는 문명의 불모지라고 생각했는데 위성사진을 통해 아직 밝혀지지 않은 수많은 유적지가 있다는 것을 알게 됐다”며 “앞으로 이 구조물이 무슨 목적으로 만들어졌는지 연구해 나갈 것”이라고 말했어요.

최근 고고학자들은 위성사진을 이용해 직접 탐사할 수 없는 곳에 있는 유적지를 발견하고 있답니다. 이를 ‘위성 고고학’ 혹은 ‘우주 고고학’이라고 부르지요.

미국 앨라배마대 사라 파캑 교수는 대표적인 위성 고고학자예요. 파캑 교수는 2017년 1월 고대 유적의 도굴과 밀매를 막기 위해 ‘글로벌익스플로러’라는 시민 고고학 프로젝트를 시작했어요. 인터넷이 연결된 컴퓨터만 있다면 누구나 고고학자가 될 수 있답니다.

시민들에게 주어진 임무는 페루 각지를 촬영한 인공위성 사진 1100만여 장에서 유적지를 도굴한 흔적을 찾아 분류하는 일이에요. 예를 들어 여러 개의 구멍이 있고, 불도저와 같은 기계가 지나간 흔적이 있는 곳은 고고학자들에게는 아직 알려지지 않았지만, 도굴꾼들에게 이미 도굴된 유적지일 가능성이 높지요.

고고학자들은 이 결과를 바탕으로 해당 장소를 직접 탐사해 도굴의 피해가 심각한 곳은 보호하고 새로운 유적지의 발굴을 시작할 수 있답니다. 파캑 교수는 “앞으로 세계 곳곳의 유적지를 시민들과 함께 찾아내고 보호할 것”이라고 말했어요.

○ 레이저로 밀림 속 유적을 발견한다?

스캔 피라미드 연구팀이 설치한 뮤온 검출기의 모습. ⓒScanPyramids

중앙아메리카와 남아메리카, 동남아시아 등의 밀림은 수많은 나무가 빽빽하게 땅을 가리고 있어요. 그래서 위성사진으로 그 속에 숨겨진 유적을 찾기 어렵지요. 최근 고고학자들은 ‘라이다’라는 레이저 관측 장비를 비행기나 헬리콥터에 장착해 밀림을 탐사하고 있어요.

라이다는 땅을 향해 초당 수백만 개에 달하는 레이저를 지속적으로 쏘는 장비예요. 레이저 광선이 물체에 부딪쳐 반사되어 돌아오는 시간을 계산해 거리를 측정하지요.

밀림에서 라이다를 사용하면 레이저 광선의 일부는 빽빽한 나무들에 반사되어 돌아와요. 그리고 나머지는 숲의 바닥까지 도달했다가 부딪쳐 돌아오지요. 이렇게 얻은 데이터에서 나무로부터 반사된 신호를 걸러내면 밀림 아래에 놓인 지형을 알아낼 수 있답니다.

2016년 프랑스국립극동연구원 데이미언 에번스 박사 팀은 캄보디아 앙코르와트 주변 정글에서 지금까지 알려지지 않은 도시의 흔적을 발견했어요. 연구팀은 2012년부터 2015년까지 라이다를 이용해 총 2230km² 넓이의 정글을 조사했어요. 그 결과 사원이나 왕궁 같은 건축물과 저수지, 댐, 채석장 터 등 거대한 도시가 있었던 흔적을 발견했지요. 이뿐만 아니라 앙코르와트와 연결되어 있는 도로와 수로의 흔적도 확인했어요.

에번스 박사는 “이 유적들은 12세기에 전성기를 이뤘다가 멸망한 크메르 왕국의 수도인 ‘마헨드라파르바타’로 추정된다”며 “도시의 규모를 보면 현재 캄보디아의 수도인 프놈펜만큼 컸을 것”이라고 말했답니다.

○ 우주 입자로 피라미드 속 비밀을 찾아라

지난해 ‘스캔 피라미드 프로젝트’ 국제 공동 연구팀은 이집트에 있는 쿠푸왕 피라미드에서 새로운 비밀의 방을 발견했다고 발표했어요. 그동안 고고학자들은 쿠푸왕 피라미드의 내부에서 ‘왕의 방’, ‘여왕의 방’, ‘대회랑’ 등 여러 개의 큰 공간을 찾아 왔어요.

연구팀은 ‘뮤온’이라는 입자로 피라미드 내부를 촬영했어요. 마치 엑스레이를 찍어 우리 몸을 살펴보는 것과 같지요. 뮤온은 우주에서 지구로 들어오는 강력한 방사선, 즉 우주선이 지구 대기와 부딪칠 때 만들어지는 입자예요. 물질을 잘 통과하지만 통과하는 물질의 밀도에 따라 입자 수와 에너지의 양이 달라지는 성질이 있지요.

연구팀은 뮤온의 이런 특성을 이용해 피라미드 내부와 외부에 뮤온 검출기를 3대 설치했어요. 만약 벽으로 막혀 있는 곳이라면 벽돌이 뮤온을 흡수할 거예요. 반면 동굴같이 비어 있는 공간이 있다면 뮤온이 통과해 검출기에 포착되지요.

실험 결과 이미 알려진 방뿐만 아니라 예전에는 전혀 확인되지 않았던 새로운 공간에서 뮤온이 많이 검출됐어요. 새로운 빈 공간이 발견된 거예요. 이 데이터를 이용해 피라미드의 3차원 영상을 제작한 결과 대회랑 바로 위에 한 변이 30m 정도인 새로운 방이 있는 것으로 나타났답니다.

이 공간이 무엇인지에 대해서는 아직 밝혀지지 않았어요. 스캔 피라미드 연구팀은 프랑스의 국립컴퓨터과학연구센터(INRIA), 국립과학연구원과 함께 피라미드 내부에 지름 3.8cm의 아주 작은 구멍을 뚫어 로봇 비행선을 들여보낸 뒤 내부를 탐사할 계획이랍니다.

오혜진 어린이과학동아 기자 hyegene@donga.com