지구 안에는 무엇이 있을까?

지구에 거주하는 사람들은 오랜 시간 동안 "지구의 외부 지각과 내부 핵 아래에는 무엇이 있을까?"라는 궁금증을 품어왔습니다. 지구의 중심은 우리 발아래로부터 약 4,000마일(6,400km) 떨어져 있습니다. 인류가 지금까지 굴착한 가장 깊은 곳은 7.6마일(12.2km) 깊이였으며, 지질학자들이 그 깊이까지 도달하는 데에는 거의 20년이 걸렸습니다. 다행스럽게도 오늘날 과학자들은 지구를 연구하기 위해 지구 내부로 파고들 필요가 없습니다. 연구자들은 지구를 통과하는 지진파를 측정함으로써 지구의 기본 내부 구조에 대한 확실한 이해를 발전시켰습니다. 행성 지구는 크게 지각, 맨틀, 핵으로 구성되어 있습니다. 알려진 모든 생명체를 수용하는 지각은 단지 지구의 외부 껍질일 뿐이며, 지구 전체 부피의 1%만을 차지합니다. 중간층에 해당하는 맨틀은 지구 부피의 84%를 차지하고 가장 안쪽 층인 핵은 남은 15%를 차지합니다.

 

지각

지각은 해양지각과 대륙지각으로 나누어집니다. 바다 아래에 있는 해양 지각의 두께는 5~10km이며, 대륙 지각의 두께는 최대 80km입니다. 대부분 현무암으로 구성된 해양지각은 일반적으로 화강암인 대륙지각보다 밀도가 높습니다. 해양판이 대륙판과 충돌할 경우 밀도가 더 높은 해양 지각은 대륙 지각 아래로 이동합니다. 이 과정은 오랜 시간이 걸리지만, 해양지각은 결국 연간 1~3인치, 즉 2~8센티미터씩 맨틀 속으로 내려갑니다.

 

맨틀

맨틀은 액체는 아니지만, 가라앉는 해양 지각보다 덜 단단합니다. 시카고 대학에서 지구 내부 구조를 연구하는 박선영 조교수는 "지질학적 시간 척도로 볼 때 맨틀은 단단한 암석이지만, 거의 액체처럼 작용한다"라고 설명했습니다. 다양한 광물로 구성되어 있는 맨틀에는 브리지머나이트가 가장 풍부한 것으로 알려졌습니다. 지구의 중간 부분인 맨틀은 약 2,900km 깊이까지 이어지며, 상부 맨틀과 하부 맨틀로 구성됩니다. 지구의 내부 온도는 상부 맨틀 경계와 하부 맨틀 바닥 사이에서 화씨 1,800~6,700도(섭씨 1,000~3,700도) 범위로 증가합니다.

 

핵

녹은 철과 니켈로 이뤄진 약 2,300km 두께의 바다는 지구 핵의 시작을 나타냅니다. 외핵으로 알려진 이 액체 바다는 내핵이라고 불리는 철구를 둘러싸고 있습니다. 대부분 단단한 이 물질은 약 2,440km 너비입니다. 액체 철 외부 코어는 내부 코어 주위를 소용돌이치며, 지구에 자기장을 제공합니다. 지구는 약 46억 년 전 형성됐으며, 냉각되는 과정에서 철이나 니켈과 같은 무거운 원소가 안쪽으로 이동해 핵을 생성했습니다. 지구 내부는 여전히 냉각되고 있으며, 이 과정에서 내부 핵도 계속해서 형성되고 있습니다. 박선영 조교수는 "물이 얼음이 되듯 철이 굳어 내핵이 되면서 실제로 내핵이 자라나는 것"이라고 말했습니다. 이어 그는 "그러나 그것은 인간의 손톱보다 더 느리게 자라고 있다"라고 덧붙였습니다. 지구의 내부 핵은 화씨온도 약 9,400도(섭씨온도 약 5,200도)로 태양 표면만큼 뜨겁지만, 엄청난 압력으로 인해 대부분 견고해집니다. 이 내부에는 폭 450마일(725km)의 견고한 금속 공인 가장 안쪽 코어가 존재합니다.