[사이언스카페] 피라미드의 비밀 회랑, 4500년 만에 모습 드러내

우주입자로 찾아냈던 비밀의 공간
추가 측정과 내시경으로 실체 확인

내시경으로 촬영한 이집트 대피라미드 내부의 비밀 공간. 북쪽면 입구 뒤쪽에 있었다./ScanPyramid

우주에서 날아온 빛으로 찾아냈던 피라미드의 비밀 공간이 4500년 만에 처음으로 실제 모습을 드러냈다. 돌 하나 들어내지 않고 첨단 과학의 힘으로 내부를 파악하는 방법이 효과가 있다고 입증된 것이다. 추가 연구를 통해 피라미드가 어떻게 만들어졌는지, 또 다른 비밀의 공간이 있는지 밝혀질 것으로 기대된다.

‘스캔피라미드(ScanPyramid)’ 국제 공동 연구 프로젝트는 지난 2일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 “뮤온(muon) 입자 측정을 통해 지난 2016년 이집트 기자의 대(大)피라미드에서 발견된 비밀 공간의 상세 구조를 규명했다”고 밝혔다.

연구진은 내시경으로 촬영한 공간 내부의 모습도 공개했다. 이번 연구 결과는 앞으로 피라미드 건축 방법과 함께 내부 구조의 역할을 규명하는 데 도움을 줄 것으로 전망된다.

◇우주입자가 찾아낸 비밀의 공간

대피라미드는 기원 전 26세기에 세워진 이집트의 파라오(왕) 쿠푸의 무덤이다. 높이 147m, 폭 230m로 피라미드 중 크기가 가장 크다고 이름에 ‘대’자가 붙었다. 피라미드 내부에는 관이 놓인 지하의 석실분이 있고, 한가운데 여왕의 방과 바로 위 왕의 방이 층층이 있다. 여왕의 방과 왕의 방 사이는 높이 8m, 폭 2m의 대회랑(大回廊)이 47m 이어져 있다.

‘스캔피라미드(ScanPyramid)’ 프로젝트 연구진은 지난 2016년과 2017년 각각 피라미드 북쪽 입구 위쪽과 대회랑 바로 위에서 지금까지 알려지지 않은 공간을 찾아냈다. 프랑스 파리-사클레이대의 세바스티엥 프로쿠르 교수와 일본 나고야대의 모리시마 구니히로 교수 연구진은 이번에 북쪽 입구 바로 뒤쪽에 있는 비밀의 공간이 가로세로 2m에 길이는 9m라는 사실을 밝혀냈다.

스캔피리미드 연구진은 엑스(X)선으로 인체 내부를 보듯 뮤온 입자로 피라미드 내부를 투시했다. 우주에서 날아온 방사선 입자가 지구 대기에서 원자들과 부딪히면 물질을 이루는 기본 입자들이 튀어나온다. 뮤온도 그중 하나이다. 뮤온은 전자처럼 물질 내부를 잘 관통한다. 과학자들은 피라미드 내부에서 포착된 뮤온 입자의 수를 비교해 빈 곳을 찾을 수 있다. 돌이 있는 곳보다 빈 곳에서 뮤온이 더 많이 나오기 때문이다.

이집트 기자의 대피라미드 내부. 지하에 석실분(a)이 있고 그 위로 여왕의 방(b), 왕의 방(d)이 있다. 과학자들은 2017년 뮤온 측정으로 대회랑(C) 위쪽에 비밀 공간(i)이 있음을 확인했다. 앞서 2016년에는 북쪽면 입구(h) 뒤에서도 공간이 발견됐다. 이번에 공간이 9m 길이에 가로세로 2m라는 사실을 확인했다./ScanPyramid

◇비밀회랑은 하중 분산용으로 추정

연구진은 이번에 좀 더 정확한 뮤온 측정을 통해 북쪽면 입구 뒤쪽에 있는 비밀 공간의 규모를 알아냈다. 이후 레이더와 적외선 열화상 검사로 내부 구조를 재확인했다.

실제 모습도 확인했다. 피라미드 북쪽의 입구는 돌들이 시옷자 모양으로 쌓여 있다. 연구진은 돌 틈으로 6㎜ 굵기의 내시경을 넣어 뮤온 측정으로 찾은 공간의 내부 모습을 4500년 만에 처음으로 드러냈다. 내부는 표면이 거친 돌들이 깔려있고 위쪽은 아치형 구조였다.

전문가들은 비밀 공간이 피라미드의 구조적 안정성에 도움을 준다고 추정했다. 이집트 국가최고유물위원회의 무스타파 와지리 위원장은 이날 피라미드 앞에서 열린 기자회견에서 “뮤온으로 찾아낸 공간은 피라미드 입구 또는 아직 발견되지 않은 방이나 공간의 무게를 분산하기 위해 만든 것으로 보인다”고 밝혔다. 그는 앞으로 뮤온 스캔 작업을 계속해 이번에 확인한 공간의 아래나 끝에 뭐가 있는지 알아보겠다고 했다.

◇화산과 원자로 내부 조사에도 활용

일본과 프랑스, 이집트 과학자들은 2015년부터 뮤온으로 피라미드 내부를 보기 위해 스캔피라미드 프로젝트를 시작했다. 2016년 북쪽면 뒤에서 비밀의 공간을 찾은 데 이어, 2017년에는 네이처에 여왕의 방에서 아래로 이어진 대회랑 위에서 비슷한 규모의 공간을 찾았다고 발표했다.

나고야대의 모리시마 구니히로 교수 연구진은 2015년 12월 여왕의 방에 필름 현상액과 비슷한 용액으로 만든 뮤온 검출기를 위를 향해 설치했다. 뮤온 밀도를 보여주는 검출기 사진에서 대회랑처럼 뮤온이 많이 검출되는 공간이 발견됐다. 나고야대의 검출 결과는 일본 고에너지가속기연구기구(KEK)와 프랑스 원자력연구소 과학자들이 검증했다.

뮤온 측정은 다양한 곳에 활용되고 있다. 중국 란저우대 연구진은 지난 1월 국제 학술지 ‘응용물리학 저널’에 뮤온 입자로 명나라 초기에 세워진 시안성벽 안에서 밀도가 다른 공간을 찾았다고 밝혔다. 성벽 내부가 무너졌을 수도 있지만, 아무도 몰랐던 구조물이 있을 가능성도 있다. 화산 내부나 원자로를 검사하는 데에도 뮤온 측정이 쓰인다.

뮤온 측정으로 확인한 시안성벽으 내부 구조. 붉은색은 주변보다 밀도가 낮은 것을 의미한다. 무너진 곳이거나 아니면 지금껏 알려지지 않았던 공간일 가능성도 있다./Journal of Applied Physics

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-36351-0

Journal of Applied Physics, DOI: https://doi.org/10.1063/5.0123337

Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/nature24647

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