화공생명공학을 전공
Q. 탄산음료에 멘토*를 넣으면 폭발하는 이유?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.멘토스(Mentos)와 탄산음료가 반응하여 터지는 현상은 "멘토스와 탄산음료 반응" 혹은 "멘토스 화이트니ング(Mentos Geyser)"라고 알려져 있습니다. 이러한 현상은 화학적인 반응과 물리적인 프로세스의 조합으로 인해 발생합니다.표면적 반응: 멘토스의 표면은 미세한 구멍과 요철이 많이 존재합니다. 이러한 특성으로 인해 멘토스 표면은 아주 많은 수의 미세한 불순물과 미세 입자들로 가득 차 있습니다. 이는 반응의 초기 단계에 매우 중요합니다.표면장력 감소: 멘토스 표면에는 탄산음료와 매우 호환적인 물질이 많이 노출되어 있습니다. 탄산음료의 표면장력이 멘토스의 표면에서 크게 감소하면서 특정 위치에서 빠르게 기포가 생성됩니다.용매로서의 탄산음료: 탄산음료는 물과 탄산 가스(CO2)로 이루어져 있습니다. 탄산음료에 더 많은 CO2 가스가 녹아 있는 상태로 되어 있습니다. 멘토스 표면이 물로 이루어진 호락에 의해 둘러싸여 있고, 멘토스의 불순물과 요철이 CO2 기포의 씨앗 역할을 하게 됩니다.핵 생성과 고온 고압: 멘토스의 표면이 CO2 가스의 씨앗 역할을 하면서 탄산음료 안에 있는 CO2 가스가 빠르게 멘토스 주변에 모이게 됩니다. 이렇게 CO2 가스가 모여서 빠르게 핵이 형성되고, 지속적으로 증가합니다.터져 나오는 기포: 멘토스 표면에 생성된 CO2 기포들이 탄산음료 안으로 확산될 수 없기 때문에, 고압 상태로 머무르게 됩니다. 이러한 기포들은 특정 시점에 한꺼번에 빠르게 방출되며, 탄산음료와 함께 위로 솟아오르는 현상이 발생하게 됩니다. 이것이 멘토스와 탄산음료 반응으로 인해 터지는 이유입니다.
Q. 운석에서 지구에 없는 운석이 발견된 적이 있나요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.운석 예시 중 하나는 "유성체인 시초 유성체 (Chondrite)"입니다. 시초 유성체는 지구에서 발견되는 일반적인 운석으로, 태양계가 형성되던 초기의 물질을 포함하고 있습니다. 하지만 이러한 시초 유성체에는 지구에 존재하지 않는 희소한 원소들이 포함되어 있습니다.시초 유성체에는 지구의 지각적 물질과 차이가 있는 성분들이 포함되어 있으며, 이들은 우주에서 형성된 것으로 추정됩니다. 예를 들어, 시초 유성체에는 비교적 높은 농도의 이리듐, 루테늄 등의 원소가 포함되어 있습니다. 이러한 원소들은 지구의 지각적 환경에서는 흔하지 않은 원소이지만, 우주에서 형성된 시초 유성체에는 상대적으로 높은 농도로 발견됩니다.
Q. 웜홀의 현실적인 구현이 가능한가요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다. 웜홀은 흔히 공간을 일그러트려 특정 위치까지 가게 만들어 주는 직선 통로를 만든다고 보시면 됩니다. 웜홀 이론에서 중요한 것이 블랙홀 생성인데 현재까지 인위적인 블랙홀을 자유자재로 만들어내는 단계까지 가지 못함과 더불어, 이러한 블랙홀 생성 과정을 견뎌낼 만한 기계적 특성을 가진 소재를 개발하지 못했습니다. 현재까지는 힘들어 보입니다.
Q. 도마뱀 꼬리는 어떻게 재생하는건가요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.도마뱀 꼬리는 미분화된 조직을 포함하고 있습니다. 꼬리를 떼면 꼬리 부위에는 새로운 조직을 형성하기 위해 세포 분열과 이동이 일어나는데, 이러한 미분화된 조직이 꼬리의 재생을 가능하게 합니다. 도마뱀의 종마다 재생속도에 차이는 있으나 환경적으로 포식자한테 꼬리가 잡혀도 이를 떼어내고 탈출하는 것이 생존확률이 높아 그러한 방향으로 진화해온 것으로 알려져 있습니다.
Q. 천둥번개는 어떤 원리로 생기는건가요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.대기의 전기적 상태: 지구 대기는 일반적으로 양성 이온과 음성 이온, 그리고 중성 분자로 이루어져 있습니다. 이 이온들은 지구의 자연적인 방사선이나 태양 흡수 등으로 인해 발생합니다.정전기 상태의 형성: 대기 내의 물방울, 얼음 결정 등의 미세 입자들이 자연적으로 충전될 수 있습니다. 이로 인해 대기 상태에 정전기가 형성됩니다. 이 상태는 대기 전체에 걸쳐 양성과 음성 전하가 분포되어 있는 상태를 의미합니다.구름 형성과 전하의 분리: 물방울이나 얼음 결정이 응결하여 구름이 형성됩니다. 구름 내에서 양성과 음성 전하가 서로 분리되는 과정이 발생합니다. 이로 인해 구름 상부와 하부 사이에 양성 전하가 모이고, 구름 하부에는 음성 전하가 모이게 됩니다.전하 분리의 증가: 구름이 성장하고, 대기의 상태가 변화하면서 전하 분리가 증가합니다. 이때 구름 상부에서는 양성 전하가 더 많이 모이게 되고, 구름 하부에서는 음성 전하가 더 많이 모이게 됩니다.전하의 불균형: 구름 상부와 하부 사이의 전하 분리가 계속 증가하다보면, 구름과 대기 사이에 전하 불균형이 발생합니다. 이 불균형이 충분히 커지면 대기 상태에서 전기적인 방전이 일어나게 됩니다.번개와 천둥: 전기적인 불균형이 커지면, 구름과 대지 또는 구름과 다른 구름 사이에 전기적 방전이 발생합니다. 이 방전은 번개라고 알려져 있습니다. 번개가 발생할 때, 방전이 지면에 도달하는 시간에 따라 천둥 소리가 발생합니다. 번개와 천둥은 실제로는 같은 현상의 서로 다른 측면일 뿐입니다.