베릴륨-10(Beryllium-10, ¹⁰Be)은 원자번호 4번인 베릴륨의 방사성 동위 원소이다. 원자핵은 양성자 4개와 중성자 6개로 구성되며, 질량수는 10이다. 1935년에 처음 발견되었다.
베릴륨-10은 베타 붕괴(β⁻)를 통해 안정한 핵종인 붕소-10(¹⁰B)으로 붕괴하며, 붕괴 시 최대 에너지 약 0.556 MeV의 전자와 반중성미자를 방출한다. 반감기는 약 139만 년(1.387×10⁶ 년)으로, 베릴륨의 방사성 동위 원소 중 가장 안정적이다. 초기 측정에서는 약 151만 년으로 보고되었으나, 2010년대의 정밀 재측정을 통해 현재의 값이 확립되었다.
이 동위 원소는 주로 우주선(cosmic ray)이 지구 대기 중의 질소와 산소 원자와 충돌하여 핵파쇄(spallation) 반응을 일으킴으로써 생성되는 우주선유발 핵종(cosmogenic nuclide)이다. 생성된 베릴륨-10은 대기 중에서 에어로졸에 부착된 후 강수를 통해 지표면으로 침적된다. 베릴륨은 pH 5.5 이하의 산성 수용액에서 용해되는 경향이 있어 빗물에 녹아 토양에 축적되며, 이후 토양 환경에서 비교적 오랜 기간 잔류한다.
베릴륨-10의 생성률은 태양 활동에 반비례한다. 태양 활동이 활발할 때는 태양풍이 강화되어 지구에 도달하는 은하우주선의 양이 감소하므로 베릴륨-10의 생성이 줄어들고, 반대로 태양 활동이 약할 때는 생성량이 증가한다. 이러한 특성으로 인해 빙하 코어에 기록된 베릴륨-10 농도 변화는 과거 태양 활동을 재구성하는 중요한 프록시(proxy) 자료로 활용된다.
베릴륨-10은 다양한 학문 분야에서 활용된다. 지질학 및 지형학에서는 지표면 노출 연대 측정(surface exposure dating)과 매몰 연대 측정(burial dating)에 사용되며, 토양 침식률과 지각 형성 과정을 연구하는 데 적용된다. 빙하학에서는 빙하 코어의 연대 측정과 고기후 연구에 중요한 도구이다. 해양학에서는 해양 퇴적물의 퇴적률과 순환 과정 연구에 사용된다. 고고학에서는 고토양(paleosol)의 연대 측정 등에 활용된다. 또한 핵실험 과정에서도 대기 중 이산화 탄소의 탄소-13이 고속 중성자와 반응하여 생성되므로, 과거 핵실험의 증거로도 이용될 수 있다.
베릴륨-10의 농도 측정은 주로 가속기 질량 분석법(AMS, Accelerator Mass Spectrometry)을 통해 이루어지며, ¹⁰Be/⁹Be 비율을 측정하여 정량화한다. 국제 표준 물질로는 NIST 표준(¹⁰Be/⁹Be = 2.68×10⁻¹¹)이 널리 사용된다.
