지각-맨틀-외핵-내핵 外 지구 내부층 더 있다

2001.06.07 11:01
한국의 젊은 지구물리학자가 깊이 660km에서 광물의 결정구조가 바뀐다는 것을 실험을 통해 증명했다. 이로서 상부맨틀과 하부맨틀은 화학조성이 동일하며 함께 대류하고 있다는 이론이 입증됐다. 미국 프린스턴대 심상헌 박사와 토마스 더피 교수는 맨틀의 주성분을 이루는 광물인 Mg2SiO4가 깊이 660㎞가 되면 결정구조가 바뀐다는 사실을 실험으로 증명한 논문을 31일자 과학잡지 '네이처'에 발표했다. 맨틀은 지구 내부 깊이 35∼2900㎞에서 대류하면서 지각을 서서히 이동시키고 있다. 지구물리학자들은 이미 1930년대에 깊이 660㎞를 경계로 지진파의 속력이 10% 가량 갑자기 빨라지는 현상을 발견했지만, 그 원인에 대해서는 논란이 계속돼 왔다. 상부와 하부 맨틀이 660km를 경계로 화학적 조성이 완전히 달라 서로 물질의 이동이 없이 따로 대류한다는 '화학조성 경계면설'과 상부와 하부맨틀의 화학적 조성이 같아 함께 대류하되 660km 깊이에서 결정구조만 변한다는 '상전이 경계면설'이 대립돼 왔다. 지난 3년 동안 심 박사는 두개의 0.2 캐럿 크기의 다이아몬드 사이에 광물을 넣고 레이저로 가열을 하면서 엄청난 힘으로 누를 수 있는 고온고압실험법을 개발해왔다. 지하 660㎞와 똑같은 25만 기압, 2300℃의 상태를 재현하기 위해서이다. 실험결과 실제로 660 km 깊이의 온도 압력조건에서 광물은 상전이가 일어나면서 높은 밀도를 지닌 광물로 변해 기존의 '상전이 경계면설'이 옳았음을 입증했다.

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