지구 내핵은 고체가 맞다
지구 내핵은 고체가 맞다
  • 함예솔
  • 승인 2018.11.05 15:35
  • 조회수 2903
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최근 <Science>에 처음으로 게재된 논문에 따르면, 지질학자들은 지구의 내핵이 고체라는 사실을 확인했다고 합니다. 호주국립대학 연구팀은 지진파의 새로운 탐지 방법을 개발해 포착하기 어려운 'J파' 파동을 분석했습니다. 그리고 지구 내핵이 실제로 고체라는 특성을 밝혀냈습니다.

 

지구 내부. 출처: fotolia
지구를 잘라봤습니다. 출처: fotolia

지진이 일어나면, 그 에너지가 지구 내부를 통과합니다. 다양한 형태로 퍼져나가는 지진파를 이용해 과학자들은 간접적으로 지구 내부의 정보를 얻습니다.

 

보통 이웃님들이 지진파 하면 P파와 S파를 가장 많이 들어보셨을 텐데요. 지진파는 전파 특성에 따라 실체파와 표면파로 나눌 수 있습니다. 우리가 알고 있는 P파와 S파는 바로 실체파인데요. 실체파는 지구 내부 깊숙이 전파되는 특징이 있습니다. 반면 표면파는 지구 표면을 따라 전파되며 레일리파와 러브파가 있습니다.

 

지구 내핵을 통과한 S파

 

연구팀이 이번 연구에서 이용한 J파는 무엇일까요? J파란 지구 내핵을 통과한 S파를 말합니다. 그리고 J파의 특징이 고체인 물질만을 통과할 수 있다는 점입니다. 이를 이용하면 고체로 추정되는 내핵에 대한 정보를 알 수 있습니다. 하지만 J파를 감지하는 건 너무 어려워 거의 불가능에 가까웠습니다.

 

P파와 S파. 출처: Wikimedia Commons
P파(위)와 S파(아래). 출처: Wikimedia Commons

그런데 호주국립대학 연구팀이 Hum처럼 되돌아오는 희미한 J파를 감지해 들을 수 있는 획기적인 방법을 개발했습니다. 참고로, 지진이 발생하면서 지구 전체가 미세하게 떨리게 되는데, 그 중에서도 30초 이상의 장주기로 오는 지진파를 Hum이라고 합니다. 문자 그대로는 '웅웅거리다'라는 뜻인데, 이 지진파는 매우 느리게 전달돼 사람들이 거의 느끼지 못한다고 합니다.

 

내핵을 통과한 J파. 출처: 유튜브/ANU TV
내핵을 통과한 J파. 출처: 유튜브/ANU TV

연구팀은 두 개의 지진 수신기를 사용해 가장 크게 발생했던 지진파가 서서히 잦아진 이후, 두 수신기의 신호를 비교했습니다. 그 결과 쌍으로 나타나는 신호 패턴을 발견했습니다. 이러한 연구 방법을 'correlation wavefield method'라 부릅니다. 연구팀은 처음 3시간 동안의 진동기록(seismogram)을 버린 뒤, 큰 지진이 발생한 이후 3시간부터 10시간 사이의 진동기록을 보았습니다. 이는 커다란 신호를 제거하기 위한 방법이었습니다. 

 

연구 결과, J파의 존재를 입증했을 뿐 아니라 내핵에서의 S파의 속도에 관한 정보도 찾았습니다. 이번 연구에 참여했던  Hrvoje Tkalčić은 "내핵이 실제로 고체라는 사실을 발견했지만, 내핵이 생각했던 것보다 부드럽다는 점도 알아냈다"며 "우리 연구 결과가 맞다면, 내핵은 금·백금과 비슷한 탄성을 가졌다"고 전했습니다. 

 

지구 자기장 역전 현상. 출처: 유튜브/Tech Insider
지구 자기장 역전 현상. 출처: 유튜브/Tech Insider

 

우리는 아직도 지구에서 발생하는 현상들에 대해 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 가령, 지구의 거대한 자기장은 주기적으로 역전되고 있는데, 왜 이러한 현상이 발생하는지 완전히 알지 못합니다. 이러한 비밀을 풀기 위해서라도 내핵에 관한 연구는 중요하다고 합니다. 이번 연구를 통해 향후 과학자들이 내핵의 나이, 정확한 온도 등에 관해 더 많은 정보를 알아낼 것으로 기대됩니다.

 


##참고자료##


Tkalčić, Hrvoje, and Thanh-Son Phạm. "Shear properties of Earth’s inner core constrained by a detection of J waves in global correlation wavefield." Science 362.6412 (2018): 329-332.

 


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