지금까지 대략적인 구조만 알려져 있던 지구 맨틀층의 보다 상세한 특징이 지구 관측위성 GOCE의 첨단 자료 덕분에 상세하게 밝혀졌다고 BBC 뉴스가 27일(현지시간) 보도했다.

프랑스 지구물리학연구소 과학자들은 지난해 11월 임무를 다 하고 산화한 유럽우주국(ESA)의 지구 관측위성 GOCE(Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer)가 수집한 자료를 분석해 최고 2천㎞ 깊이까지 암석의 밀도 차이를 보여주는 중력장 지도를 네이처 지오사이언스지에 발표했다.

이 지도는 맨틀층의 물질이 어떻게 상하 운동을 해 다양한 지질학적 현상을 일으키는지 이해하는 단서를 제공한다.

한 예로 지구 표면을 덮고 있는 거대한 판이 다른 판 밑으로 파고드는 '섭입' 같은 현상을 들 수 있다.

연구진은 "화산활동이나 지진 등이 일어나는 것은 지구 맨틀층에서 일어나는 느린 운동 때문"이라면서 "화산활동과 지진은 이처럼 깊은 역학 작용의 표면적 표현으로 볼 수 있다"고 말했다.

지구 내부의 모습을 그려내기 위해 과학자들이 사용해 온 전통 기법은 지진파를 이용한 단층영상(토모그래피)이었다.

진동에서 나오는 에너지파가 확산하면서 암석을 통과하는 속도를 추적함으로써 물질의 밀도 차이, 즉 부력을 계산한 것이다.

이런 기존의 토모그래피는 마그마 기둥처럼 뜨겁고 가벼운 물질은 위로 올라가고 섭입대에서 밑으로 내려가는 해상(海床) 지각 같은 고밀도·저온의 암석은 밑으로 내려가는 현상을 근거로 한 것이지만 온도와 심도별 암석 조성 등 빈약한 추정자료에 의존한다는 한계가 있었다.

그러나 지난 2009년 3월부터 2013년 11월까지 활동한 GOCE는 지구 전체에 걸쳐 중력에 의한 인력의 미묘한 변화를 전례없이 상세하게 포착함으로써 질량의 차이, 더 나아가 깊은 땅속 물질의 밀도 차이까지 정확히 알아낼 수 있었다.

연구진은 3개 방향에서 중력에 의해 일어나는 가속도의 변화를 조사함으로써 많은 흥미로운 사실들을 밝혀냈다.

우선 태평양과 아프리카 남동부의 맨틀층 안에서 거대한 대류운동이 일어나고 있는 것으로 나타났다.

또 아시아와 남북아메리카를 따라 이어지는 깊은 고대 섭입대도 분명히 드러났다.

연구진은 GOCE가 보여주는 토모그래피에 따르면 아시아에는 아마도 1억5천만년 전 이전 쥐라기의 고대 판, 남북아메리카에는 6천만년 전 이전 백악기의 고대 판 잔해가 묻혀 있는 것으로 보인다고 말했다.

이밖에 지중해에서 히말라야에 이르는 지역 밑에 고대 테티스해의 잔해가 묻혀 있음을 나타내는 신호도 자료에 포함돼 있다.

테티스해는 인도와 아시아 판이 충돌하면서 약 5천만~4천만 년 전에 닫힌 것으로 알려져 있다.

연구진은 "이 중력 데이터는 질량은 나타내지 않는 지진파 토모그래피와 함께 사용할 때 최대의 장점을 발휘할 것"이라고 말했다.

이들은 "맨틀층의 역학 작용을 이해하는 데는 질량이 중요한 변수가 된다.

질량은 물질을 위 아래로 움직이는 부력을 만들어내기 때문"이라면서 "지진파 토모그래피의 구조 정보와 GOCE 자료의 질량 민감성을 결합하면 맨틀층에서 대류하는 유체의 역학작용을 보다 잘 이해할 수 있을 것"이라고 말했다.

(서울=연합뉴스 )