지구 중심부로 물이 새어 나오면서 결정을 생성하는 신비한 층이 탄생했을 수도 있다

최근 진행된 일련의 새로운 실험에서는 "지구의 외핵을 둘러싸고 있는 신비한 ‘E-프라임' 층이 지구 내부 깊숙이 새어 들어오는 물에 의해 생성된다"라는 사실이 밝혀졌습니다. 과학자들은 지구의 핵을 둘러싸고 있는 신비로운 결정 형성 층, 즉 지구 표면에서 흘러내려 지구의 금속 심장과 반응하는 누출수의 원인을 마침내 발견했다고 자신합니다. 지난 1990년대에 지질학자들은 지구의 외핵을 둘러싸고 있는 얇은 층, 즉 고체 내부 핵을 둘러싸고 있는 소용돌이치는 액체 금속 바다를 발견했습니다. E-프라임 층 또는 E' 층이라고 불리는 이 층은 두께가 100km(60마일) 이상입니다. 지구 내부의 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은 해당 층은 지구 표면 아래 약 2,900km(1,800마일)에 위치합니다. 과학자들은 "E' 층이 철이 풍부한 고대 마그마에 의해 남겨졌다"라는 이론을 세웠습니다. 다른 이론에서 과학자들은 그것이 내부 코어에서 누출되었거나 달을 탄생시키고 지구 내부에 유아 세계의 덩어리를 남긴 원시 행성과 지구가 충돌하는 동안 형성되었다고 가정했습니다. 그러나 이러한 아이디어 중 어느 것도 널리 받아들여지지 않았습니다.

 

이번 연구에서 과학자들은 E' 층이 구조 판을 섭입하거나 가라앉히는 것을 통해 지구 표면에서 누출된 물에 의해 생성된 뒤 외핵의 금속 표면과 반응할 가능성이 있음을 발견했습니다. 새로운 발견이 정확하다면 이는 E' 층이 이 반응의 부산물로 대량의 실리카 결정을 생성했다는 것을 의미합니다. 또한 이것은 외핵과 지구의 외부 지각 사이에 있는 거대한 마그마 층인 맨틀로 공급되었습니다. 연구원들은 물이 강한 압력 아래에서 어떻게 외핵과 반응할 수 있는지를 재현하기 위해 일련의 실험을 수행했습니다. 이 실험은 물의 수소가 액체 금속 내의 실리카를 대체하고 실리카가 결정 형태로 금속 밖으로 나오게 된다는 것을 보여줬습니다. 즉 E' 층은 외부 코어의 수소가 풍부하고 실리카가 고갈된 층일 가능성이 높으며, 이는 그 구성에 대한 이전 가정과 어긋납니다.

 

연구자들은 E' 층이 현재의 두께에 도달하는 데 아마도 10억 년 이상 걸렸을 것으로 믿고 있습니다. 이는 E' 층이 약 10억 년 전에 굳어진 내부 코어보다 더 오래되었을 수 있음을 의미합니다. 새로운 발견은 외핵과 맨틀이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 현재 우리의 이해가 불완전할 수 있다는 것을 시사합니다. 같은 연구팀은 누출된 물이 외핵에 있는 대규모 탄소 저장소와 반응해 핵-맨틀 경계 근처에 거대한 다이아몬드 공장을 만들 수 있다는 것을 알아냈습니다. 연구의 공동 저자이자 애리조나 주립 대학의 지구과학자인 댄 심은 "수년간 지구 핵과 맨틀 사이의 물질 교환은 작다고 믿어왔다"라며 입을 열었습니다. 심은 "그러나 이러한 발견은 훨씬 더 역동적인 핵-맨틀 상호작용을 가리키며, 이는 실질적인 물질 교환을 시사한다"라고 덧붙였습니다.