행성의 기원과 용암과의 상관 관계

2018-04-04 17:58:06 홍성윤 기자
(출처=123RF)

용암(융융암)은 해양학, 지질학, 천문학과 같은 분야에 단서를 제공해준다. 생물의 진화가 아니라 그 생물들이 사는 행성을 연구하고자 할 때 살펴보는 주요 대상 중 하나가 바로 용암이기 때문이다. 때문에 용암에 대해 진행된 최근의 두 연구는 지구의 기원을 밝혀주는데 중요한 역할을 해줄 전망이다.

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해령지대 재현장치(RZR)

크리스토퍼 킨케이드 박사는 용암의 흐름을 재현하는 해령지대 재현장치를 개발했다. 이 장치를 통해 실제 용암의 흐름을 연구할 수 있어 지질학 연구에 큰 도움이 될 전망이다. 

킨케이드 박사는 로도스대 만 캠퍼스의 지구물리학적 유체역학 연구실에서 대학원생 로에스 벤 담의 도움을 받아 해령지대 재현장치(RZR)를 제작했다. RZR은 대량의 옥수수 시럽으로 제작된다. 벤 담은 용융암의 흐름을 재현하기 위해 옥수수 시럽을 사용했다. 용융암 표본이 매우 부족함을 감안할 때, 대체 물질의 발견은 중요한 혁신이라 할 수 있다. 벤 담에 의하면 옥수수 시럽은 용융암과 비슷한 움직임을 보인다고 한다. 그는 실험실에서 수 분에 걸친 옥수수 시럽의 흐름은 자연에서 수백만 년에 걸친 용융암의 흐름과 유사하다고 언급했다. 

RZR에는 옥수수 시럽 165갤런이 들어가며, 이는 3배럴에 해당하는 양이다. 실험에 사용된 판들은 모터로 움직이는 여섯 개의 폴리우레탄 띠로 제작했으며, 실제 지각판과 일치하는 비율로 만들어졌다. 사용된 모터는 차량을 끌 수 있을 정도의 출력을 가지고 있다.

벤 담은 시뮬레이션 결과 판의 이동 방향 및 속도, 그리고 해령의 기하학적 특성에 따라 여러 흥미로운 모습을 찾아볼 수 있었다고 설명했다. 벤 담은 이러한 흐름에 대한 자신들의 연구가 해령 지대의 화산 활동과 해저 지형에 대한 정보를 제공해 주며, 그 과정에서 지구가 어떻게 진화하는지를 배울 수 있다고 설명했다. 

한편, 킨케이드 박사는 벤 담의 연구가 중앙 해령에서의 전체적인 지각 판의 이동 범위에 대해 가능한 모든 시럽의 흐름을 시뮬레이션으로 구현하는 데 성공한 최초의 사례임을 언급했다. 지금까지 과학자들은 이러한 시뮬레이션을 구현하는 데 어려움을 겪어 왔으며, 해령 주변의 움직임을 정확하게 반영하지 못하는 컴퓨터 시뮬레이션을 주로 활용해 왔다.

달, 용암에서 태어나

옥수수 시럽의 도움 없이도 달의 기원에 대한 획기적인 사실들을 밝혀내고 있는 연구진들도 있다. 이 새로운 이론에 의하면, 오래된 추측과 달리 달은 지구보다 먼저 용융암 구름으로부터 생성됐다고 한다.

달에 대한 이 놀라운 이론은 캘리포니아 대학 데이비스의 연구팀에 의해 제기됐다. 그들은 달의 기원이 된 용융암 구름을 ‘시네스티아’라고 부르는데, 이 구름은 원시 행성의 충돌 후 만들어진 고리 모양의 잔해들로 이루어져 있다. 이 이론에 의하면, 지구 주위를 공전하는 달의 경우 이 충돌이 대규모였어야 뿐 아니라 태양계 역사에서 매우 이른 시점에 일어났어야 한다. 연구팀은 달이 원시 행성의 충돌 이후 수십 년 이내의 기간 동안 시네스티아가 여전히 식으며 수축하는 와중에 생성됐으며, 지구는 그 후 천 년 이상 지나서야 생성됐다고 주장한다.

해당 연구의 공저자이자 UCD의 지구 및 행성과학 교수인 사라 스튜어트는 이 새로운 연구가 현재의 이론으로 설명하기 어려운 달의 모습에 대한 해답을 제시한다고 언급했다. 스튜어트 교수는 추가적으로 달의 화학적 조성이 지구와 거의 같으나 몇 가지 다른 점이 있으며, 이번 연구가 이러한 달의 조성을 설명할 수 있는 최초의 모델이라고 언급했다. 이는 해당 연구에서 제시한 또 하나의 획기적인 결과로 평가된다. 참고로 시네스티아 자체는 관측된 적이 없는 이론으로, 2017년에 스튜어트 박사가 하버드대의 대학원생이자 해당 연구의 공저자인 사이몬 락의 도움으로 고안해 낸 개념이다.

위와 같은 예시들은 지구와 달의 기원에 대한 연구에서 용융암이 중요하다는 사실을 알 수 있는 두 가지의 최신 연구 결과이다. 지구와 달의 화학적 조성이 유사하기 때문에, 두 천체의 기원에 대한 연구에 있어서 용융암이 중요한 공통된 이유가 반드시 존재할 것으로 보인다.

[researchpaper 리서치페이퍼=홍성윤 기자]

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