지구의 숨겨진 산을 찾아서(심층 지구)

심층 지구에는 에베레스트 높이의 최대 4배 높이에 달하는 봉우리가 있는 거대한 산맥으로 가득 차 있다. 그러나 아무도 그 이유를 모른다.

 

날씨가 흐린 여름날, 사만다 한센은 안티아르티카의 어두운 내륙에서 눈거풀 사이로 얼어붙은 눈을 힘겹게 깜빡이며 공허한 풍경을 바라보았다. 위 아래가 같고 땅과 하늘이 하나로 어우러진 하얀 벽이었다. -62도 정도의 기온과 함께 그녀는 눈 위에 적당한 자리를 잡아 삽을 꺼냈다.

한센은 여행선의 크루즈 여행지처럼 온화하고 아름다운 안티아르티카가 아니라 현지 야생동물마저 힘겨워 하는 극한의 환경 속에 있었다. 앨라배마 대학교와 애리조나 주립대학의 팀원들과 함께 그녀는 사람들이 발을 들여다본 적도 없는 '산' 지대를 찾고 있었다. 탐험가가 한 번도 밟은 적이 없고 태양조차 비추지 않은 봉우리들이다. 이러한 산들은 지구 깊은 곳에 존재한다.

2015년, 연구자들은 지구 내부를 연구하기 위해 안티아르티카로 향했다. 설치된 설비들은 눈에 반쯤 파뭍혀 있으며, 이를 통해 연구자들은 우리 행성의 내부를 연구할 수 있었다. 이 팀은 안티아르티카 전역에 총 15개의 세이스모로지 관측소를 설치했다.

그들이 발견한 산과 같은 구조물들은 절대적으로 수수께끼롭다. 그러나 한센의 팀은 초저속 속도 대역(ULVZ)이라고 알려진 구조물들이 거의 만연해 있을 가능성이 있다는 것을 발견했다. 세상 어디에 있든, 당신의 발 아래 깊숙이 잠복해 있을 수 있다. "우리는 ULVZ가 어디에서나 존재하는 증거를 찾았습니다." 라고 한센은 말한다.

 

신비로운 역사(핵-맨틀 경계)

지구의 이상한 내부 산맥들은 행성의 금속 핵과 주변의 암석 맨틀 사이의 중요한 경계에서 발생한다. 한센의 팀이 가리킨 대로, 이 급격한 변화는 공기과 고체 바위 사이의 물리적 특성 변화보다 더 급격하다. 이는 수십년 동안 전문가들을 현혹시키고, 행성의 지질학에도 영향을 미치는 수수께끼 같은 존재다.

'핵-맨틀 경계'는 지구 표면에서 수천 킬로미터 떨어져 있지만, 이 심연처럼 깊은 곳과 우리 세계 사이에는 놀랍도록 많은 교류가 있다. 이는 고대 바다 바닥의 종말의 장소로 여겨지며, 하와이와 같은 예상치 못한 위치에 있는 화산의 존재를 생성함으로써 심한 열 기로를 지각까지 만들 수 있다.

심해의 산맥에 대한 이야기는 1996년, 과학자들이 중앙 태평양 해저 아래의 핵-맨틀 경계를 탐사하면서 시작되었다. 이들은 대지를 진동시키는 대규모 지진을 통해 이를 수행했다. 일반적으로 지진이지만 핵폭탄으로도 같은 효과를 얻을 수 있다. 이러한 파동은 지구를 통과하며, 그들은 지구 표면의 다른 위치의 지진관측소에서 감지될 수 있으며, 시작한 곳으로부터 12,742km 이상 떨어진 곳에서도 감지될 수 있다. 이러한 파동이 여행하는 동안 그들이 통과하는 경로를 검토함으로써 과학자들은 행성의 내부를 X선과 같은 사진으로 연결할 수 있다.

연구자들은 25번의 지진에서 생성된 파동을 살펴보았을 때, 그들은 이러한 파동들이 핵-맨틀 경계의 울퉁불퉁한 영약에 도달했을 때 이상하게도 속도가 느려졌음을 발견했다. 이 거대하고 환상적인 산맥은 매우 다양했다. 일부 봉우리는 맨틀로 40km까지 뻗어 나갔으며, 이는 에베레스트 4.5배 높이에 해당한다. 한편, 다른 봉우리는 겨우 3km 높이였다.

이후로도 유사한 산맥들이 핵 주변에서 흩어져 발견되었다. 일부는 특히 크다. 한 개의 거대한 예시는 하와이 아래에 910km 너비의 지역을 차지하고 있다. 

그러나 지금까지 이러한 산맥들이 어떻게 생겼는지 또는 무엇으로 이루어져 있는지 아무도 모른다.

하나의 생각은 산맥들이 지구의 뜨거운 핵과의 가까운 접촉 때문에 과열된 하부 맨틀의 일부일 수 있다는 것이다. 맨틀은 최대 3,700도에 달할 수 있지만, 이는 비교적 온화한 온도다(핵은 최대 5,500도에 달할 수 있다.). 핵-맨틀 경계의 가장 뜨거운 부분은 부분적으로 용융될 수 있다고 추정되며, 지질학자들은 이것을 초저속 속도 대역(ULVZ)로 본다.

또 다른 가능성은 심해의 산맥들이 주변 맨틀과 약간 다른 물질로 이루어져 있다는 것이다. 믿기 어렵게도, 그들은 심해로 사라져 내려갔고, 수억 년 동안 천천히 하강하여 핵 바로 위에 안착한 고대 대양지각의 잔해일 수 있다고 여겨진다.

과거에 지질학자들은 두 번째 수수께기로부터 답을 찾으려고 노력했다. 심해의 산맥들은 다른 수수께끼 같은 구조물들과 가까이 위치하는 경향이 있다. 이러한 구조물은 '지구 껍질 이상체'라고 알려져 있다. 이들은 대부분 지구 껍질의 한 부분으로 보이지만, 알려진 지구 껍질의 특성과는 다른 특징을 가지고 있다. 이들은 더 얇거나 더 밀도가 높거나 기타 다른 물리적 특성을 가질 수 있다. 그러나 이러한 이상체들이 어떻게 형성되었는지는 여전히 미스테리로 남아 있다.

최근에는 안티아르티카를 통해 연구자들이 ULVZ와 지구 껍질 이상체 사이의 연결고리를 조사하기 시작했다. 그들은 지각적인 밀도 변화를 추적하여 이들 구조물이 서로 어떻게 관련되어 있는지 이해하려고 노력했다. 그러나 아직 많은 질문이 남아 있고, 지구의 내부에 숨어있는 이 수수께끼들을 해결하기 위해 더 많은 연구가 필요하다.

앞으로의 연구는 지구 내부의 신비한 구조물들에 대한 우리의 이해를 확장할 것이다. 이러한 구조물들은 행성의 역사와 지질학적 변화를 이해하는 데 중요한 퍼즐 조각들로 작용할 수 있다.