지구 내부 마그마 비밀 풀었다

(아주경제 권석림 기자)국내 연구진이 지구 내부 마그마의 원자 구조가 높은 압력을 받으면 어떤 규칙에 따라 변하는지를 처음 밝혀냈다.

이에 따라 지구 형성 초기나 현재의 내부 환경을 더 정확히 이해할 수 있을 것으로 기대된다.

이와 관련 서울대학교는 이성근 지구환경과학부 교수가 핵자기공명 분광분석을 이용, 자연계의 실제 마그마와 비슷한 구성의 규산염(규소·산소·마그네슘 등의 화합물) 용융체(액체상태) 원자구조가 지구 내부와 같은 고압 환경에서 압력 변화와 함께 어떻게 변하는지 실험적으로 규명했다고 19일 밝혔다.

실험 결과 압력이 높아짐에 따라 규산염 용융체를 구성하는 산소 가운데 마그마의 점성 정도를 결정하는 비연결 산소(규소와 완전히 결합하지 않은 산소)의 상대적 양이 감소했다.

이처럼 비연결 산소가 압력에 따라 줄어드는 현상은 지구 내부 400㎞ 깊이(상부 맨틀에 해당)까지 다양한 조성의 규산염 용융체에서 공통적으로 확인됐다.

이 교수는 이 결과를 통해 지구 형성 초기 ‘마그마 바다’를 구성한 고밀도의 규산염 용융체에는 규소(Si)가 매우 짙은 농도로 녹아 있었을 것으로 유추했다.

이 고밀도 용융체가 지각까지 솟아오르지 못하고 굳어져 현재 지구 내부 맨틀 어딘가에 규소가 모여 있는 ‘저장소’가 존재할 가능성도 제시했다.

이 교수는 “마그마의 조성이 매우 다양하고 구조도 복잡해 이전까지 고압환경에서 마그마의 성질을 간단히 일반화하는 것은 불가능하다고 여겨졌다”고 말했다.

하지만 그는 “이번 연구로 압력에 따른 변화를 간단한 지수함수로 표시할 수 있게 됐고, 마그마 조성과 압력 사이 관계도 일반화했다”고 설명했다.

이 논문은 지난 13일 미국립과학원회보(PNAS) 온라인판에 실렸다.