고대 바다 지각이 지구 핵을 감싸고 있다?

(Seismic waves from earthquakes in the southern hemisphere sample the ULVZ structure along the Earth’s CMB and are recorded by sensors in Antarctica. Credit: Edward Garnero and Mingming Li, Arizona State University.)

지구 지각은 끊임 없이 변하고 있습니다. 특히 해양 지각은 생각보다 수명이 짧은데, 중앙해령에서 새로운 해양 지각이 생성된 후 대륙판 끝에 이동한 후에는 섭입 (subductoin)을 통해 지각 아래로 빨려들어가 사라지고 있기 때문입니다.

섭입: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145182&cid=61234&categoryId=61234

섭입을 통해 맨틀에 녹아 사라진 해양 지각은 결국은 맨틀의 일부가 되고 대류를 따라 순환하면서 다시 중앙 해령에서 해양 지각으로 환생한다고 알려져 있지만, 이들의 운명에 대해서는 사실 모르는 부분이 많습니다.

앨러바마 대학의 연구팀이 이끄는 과학자 팀은 녹아 내린 고대 해양 지각이 맨틀 아래 깔리면서 핵을 감싸고 있다는 증거를 발견했습니다. 연구팀은 남극에서 측정한 1000회 정도의 고해상도 지진파 데이터를 분석해서 맨틀과 핵의 경계에 있는 초저속 지대 (ultra-low velocity zone, ULVZ)가 두께 수 km에서 수십 km 정도로 존재하며 이들의 기원이 오래전 녹은 해양 지각이라는 증거를 확인했습니다.

녹은 해양 지각은 온도가 낮아 맨틀의 다른 물질보다 무겁기 때문에 결국 아래로 내려가면서 점점 뜨거워지고 여기서 대류를 통해 순환한다고 알려져 있으나 이것이 이야기의 전부는 아니라는 것이 최근 지진파 관측 결과로 드러나고 있습니다. 연구팀은 ULVZ가 녹은 해양 지각이라는 가설로 잘 설명될 수 있다고 주장했습니다. 그리고 이 녹은 해양 지각들이 핵과 맨틀 사이의 경계부위에 집중 분포하고 있습니다.

이들이 지구 자기장이나 지구 진화에 미치는 영향은 아직 확실치 않습니다. 아무튼 오래전 해양 지각의 잔해가 오랜 시간 사라지지 않고 지구 깊숙히 핵 주변에 살아 있다는 사실은 흥미롭습니다.

참고

https://phys.org/news/2023-04-beneath-earth-ancient-ocean-floor.html

Samantha Hansen, Globally Distributed Subducted Materials along the Earth's Core-Mantle Boundary: Implications for Ultra-low Velocity Zones, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add4838. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add4838

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