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자유게시판 지구내부: 지각에서부터 핵까지
2008-07-29 10:37:08
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지구의 해 핵심 이슈 타임머신을 타고 서기 80만2071년의 미래로 시간여행을 떠났다. 그곳에서 만난 미래인간은 극단적으로 두 부류로 나누어져 있었다. 지상의 낙원에는 엘로이라는 우아한 사람들이 무위도식을 하며 낭만적인 삶을 살아가는 반면, 깜깜한 지하세계에서는 몰록이라는 흉측한 인간들이 타성에 젖은 채 노동만 계속해 나갔다. 엘로이는 몰록의 노동으로 풍요로운 삶을 살아가는 한편, 몰록을 두려워했다. 몰록이 엘로이를 잡아먹기 때문이었다.

이는 H.G. 웰스의 SF소설 ‘타임머신’의 내용이다. 지상의 인간이 지하세계에 빌붙어 풍요로우면서도 위태위태한 삶을 살아간다는 소설 속 모습은 어찌 보면 오늘날 인간의 삶에서도 찾아볼 수 있다. 지하인간 몰록이 아니라 지하의 자연현상으로 대상을 바꾸면 말이다.

우주 끝보다 희미한 지구 중심

▲ 지구 내부는 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 이루어져 있다. 이 점은 지진파를 통해 얻어져 결과로 직접 그 안을 들여다보고 알게 된 것이 아니다. 
오늘날 인간은 지하로부터 뽑아 올린 신선한 물을 마시고, 온갖 지하자원으로 자동차를 굴리고 건물을 세운다. 그리고 지하에서 캐낸 금은보석으로 몸을 치장한다. 오늘의 풍요로운 삶을 지탱하려면 지하세계가 필요하다. 하지만 한편으로 우리는 화산과 지진과 같은 지하세계가 발휘하는 공포에 떨어야 하기도 한다.

이처럼 오늘날 지상을 살아가는 인간은 소설 타임머신 속 엘로이와 상당히 비슷하다. 엘로이처럼 지하세계를 잘 모르는 것도 마찬가지이다. 심지어 138억 광년이나 떨어진 우주의 끝보다 깊이가 고작 6400 킬로미터 정도밖에 안되는 지구의 내부가 더 미스터리할 정도이니 말이다.

물론 지난 수십 년 동안 지구과학자들은 지구 내부가 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 이루어져 있다는 점을 밝혀냈다. 그리고 지구의 가장 겉껍질인 지각이 단단히 정지해있는 것이 아니라 끊임없이 이동한다는 판구조론을 발전시켰다.

하지만 지표면에서의 변화가 지구 내부, 즉 맨틀을 비롯해 외핵과 내핵까지에도 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지구 내부 전체의 움직임은 어떻게 되고 그 힘은 어디로부터 비롯된 것인지와 같은 기초적인 의문사항은 여전히 짙은 안개 속에 있다. 그러니 인류가 딛고 살아가는 지구가 속이 어떻게 이루어져 있는지를 밝혀내는 문제가 지구의 해를 맞아 학술주제로 선정된 것은 당연한 일이다.

지진파로 내부 조사

지구의 해를 맞이해 지구과학자들은 지구 내부의 비밀과 관련하여 핵심적인 두 가지 문제에 초점을 맞추기로 했다. 그 첫 번째 문제는 지표면에서 땅덩어리가 어떻게 이동하는지, 그리고 이 땅덩어리가 지구의 깊숙한 곳까지 어떻게 들어갔다가 되돌아 나오는지에 대해 어떻게 하면 더 잘 이해할 수 있느냐 하는 것이다. 그리고 지구의 움직임에 대한 이해가 높아지면서 이런 정보로 어떻게 지구의 움직임을 더 잘 예측할 수 있는가가 두 번째 핵심 문제로 선정되었다.

이 두 문제를 해결하려면 먼저 눈에 띄지 않게 이동하는 지구의 거대한 움직임을 측정할 수 있어야 한다. 최근 지구과학자들은 지구의 움직임을 정량적으로 좀더 정밀하게 재는 방법을 갖게 되었다. 지진파 측정 기술이 보다 더 발달하면서 지구의 맨틀과 지각을 포함하는 암석권(lithosphere)의 3차원 구조를 더욱 자세하게 파악했다. 그러면서 과학자들은 지구의 깊숙한 내부가 어떻게 돌아가는지를 수치적으로 풀어내고 있다.

이렇게 지구 내부를 들여다보는 방법이 향상되면서 지구과학자들은 지구의 가장 바깥 껍질인 암석권의 정밀한 구조를 알아내었고 지구의 지각판의 움직이면서 생겨나는 압력으로 암석권이 얼마나 변형되는지를 이해하기 시작했다. 최근 이런 발전으로 지구과학자들은 지각판이 얼마나 빨리 이동하는지를 3차원적으로 알아낼 수 있게 되었다. 풍경을 이루는데 다른 종류의 힘이 얼마나 영향을 미치는지, 그 차이를 밝힐 수 있을 정도로 말이다.

위성으로 지표면 움직임 파악

한편 최근 위성을 활용하면서 지구과학자들은 과거 어느 때보다 더 정밀한 지표면의 모습을 얻고 있다. 한 예로 2002년에 발사된 미 우주항공국, NASA에서 발사한 그레이스 위성은 지금까지의 관측 자료 가운데 가장 정밀한 지구의 중력이상을 드러내보였다. 이 자료를 통해 2006년에 과학자는 남극의 얼음 속에 숨어있는 너비 480 킬로미터의 크레이터를 발견하기도 했다.

▲ NASA의 위성 그레이스가 관측한 지구의 중력이상. 최근 위성을 활용하면서 지구과학자들은 과거 어느 때보다 지구에 대한 정밀한 정보를 얻고 있다.  ⓒNASA

이뿐 아니라 지구과학자들은 위성을 이용해 지표면의 수직적인 이동 모습에 대해서도 정밀하게 파악하고 있다. 즉 어디에서 땅이 깎이는지, 아니면 쌓이는지를 잴 수 있다는 얘기이다. 과학자들은 위성의 자료를 통해 시간적으로 지형의 변화에 대한 모델을 세웠고, 그 결과 오늘날 시공간적으로 땅이 깎이거나 쌓이는지를 동시에 연구할 수 있게 되었다. 앞으로는 위성을 통해 퇴적의 다양한 양상과 그 구조를 먼 거리에서도 파악할 수 있을 전망이다.

앞으로 지구과학자들은 이렇게 전지구로부터 얻은 다양한 정보를 통합해나갈 수 있어야 한다. 그러려면 차세대 지구과학자들은 여러 분야의 과학자들과 함께 연구할 수 있도록 학제간 연구 환경에서 양성되어야 할 필요가 있다. 지구의 해를 맞아 지구과학의 미래 연구 환경의 조성을 위해 투자가 이루어질 계획이다.

 

저작권자 2008.07.29 ⓒ ScienceTimes