지구에서 가장 높은 산은?
에베레스트죠. 그런데 에베레스트는 지구에서 언제부터 최고 높은 산이란 타이틀을 가지고 있었을까요? 또, 이 타이틀은 언제까지 계속될 수 있을까요?
사실 과거 존재했던 산맥의 높이를 정확히 알 순 없기 때문에 이에 대한 답을 하고자 한다면 꽤 복잡한 일일텐데요. 멜버른 대학교 구조 지질학과 선임연구원인 Brendan Duffy와 부교수인 Sandra McLaren가 <The Conversation>에 게재한 글에 따르면 이 질문에 대한 답을 찾을 수 있을 것 같습니다.
산맥의 역사부터 이해해보자
산은 환경에서 큰 역할을 합니다. 공기의 흐름을 방해하고 지구와 지역적 기후에 영향을 줄 수 있으며 동식물이 진화할 수 있는 기회를 제공하기도 합니다. 지구과학자들은 산맥 내 퇴적 분지를 살펴봄으로써 고대 산맥의 높이에 대한 질문을 해결할 수 있는데요. 이곳은 꽃가루와 식물의 잎과 같은 퇴적물들이 모이고 토양에서 광물이 형성되는 낮은 지역입니다.
오늘날 분지는 침전물이 그곳에 들어갔을 때보다 훨씬 높거나 낮을 수 있는데요. 퇴적물이 퇴적된 시대로 거슬러 올라가는 화석화된 꽃가루, 나뭇잎, 광물들은 시간이 지남에 따라 산맥의 고도가 어떻게 변했는지 보여줍니다.
만약 화석화된 꽃가루를 발견한다면 과학자들은 그것이 특정한 고도 범위에서 자라났을 가능성이 있는 식물에서 온다는 걸 발견할 수 있을 겁니다. 또한 특정한 다른 식물들의 부재를 알아차릴 수도 있는데, 오늘날 그 식물들의 친척들을 보면 고대 식물들이 어디서 자랐는지 추정할 수 있다고 합니다.
그래서 과학자들은 발견한 꽃가루의 연대를 통해 과거 그 지형의 가능한 고도 범위를 계산할 수 있다고 합니다. 과학자들은 그 산맥이 A 식물에 비해 너무 높았고 B 식물에 대해서는 충분히 높았지만 C 식물에 대해서는 충분히 높지 않았다고 결론지을 수 있습니다. 이는 특히 침전물이 처음 퇴적된 이후 산맥의 높이가 크게 변화했을 가능성이 있습니다.
또한 토양에서 화학반응에 의해 만들어지는 점토, 탄산염 광물에 포함된 특정한 원소(특히 산소) 혹은 동위원소 등을 볼 수 있는데요. 이러한 식물과 광물은 빗물을 포함하고 있습니다. 빗줄기가 산맥에 이르면 더 무거운 산소 동위원소가 먼저 빠져나갑니다. 이 말은 즉, 더 높은 고도에서 빗물은 더 가벼운 산소 동위원소를 포함하고 그 동위원소는 그곳의 식물과 광물로 전달된다는 걸 의미합니다.
만약 우리가 3천만년 전에 낮은 분자애 침전됐다가 지금 훨씬 더 높은 곳에 있는 침전물을 발견한다면 그건 처음 형성됐을 때의 고도를 나타내는 산소 동위원소를 여전히 포함하고 있을 겁니다.과학자들은 이 동위원소들을 측정해 지형이 얼마나 높아졌는지 추정할 수 있습니다.
에베레스트, ‘가장 높은 산’ 타이틀 붙은지 얼마나 됐나
에베레스트는 해발 4-5km의 광대한 티베트 고원의 남쪽 가장자리에 있는 산맥인 히말라야의 일부입니다. 과학자들은 고원의 역사를 이해하기 위해 위에서 설명한 방법들을 사용했는데 고원의 역사는 여러 조상 격의 산맥들이 합쳐진 결과로 진화된 것이었습니다. 오늘날 고원의 일부는 이미 2천 6백만년 전 3.5km것에 비해 더 높아졌습니다. 그 산맥의 최남단은 ‘Gangdese’산맥이라 불리는 안데스 산맥과 같은 거대한 산맥이 존재하는데요. 이는 오늘날 안데스 산맥과 비슷한 해발 약 4.5km에서 5천만년 이상 존재해온 것으로 보이는데요.
하지만 오늘날 가장 높은 산이 있는 Gangdese 남쪽에서 지질학자들은 그 지역 말로 ‘Qomolangma’라고 불리는 에베레스트에서 동쪽으로 불과 수십 킬로미터 떨어진 얕은 바다에서 3,450만 년 된 퇴적물을 발견했습니다. 이는 오늘날 스카이라인을 지배하고 있는 에베레스트 산을 포함한 히말라야 산맥이 그 당시에는 산맥이 아니었다는 걸 말해줍니다. 해수면 높이였습니다. 그리고 지난 3천만 년 동안 8km이상 성장했습니다.
오늘날 에베레스트는 가장 비슷한 경쟁자보다 100m 이상 높습니다. 그러나 시간이 지나면 새로운 승리자가 나타날 수 있습니다.
그 다음엔 무슨 일이 일어날까?
에베레스트가 어떻게 가장 높은 산이란 타이틀을 잃게 되는지 이해하기 위해서 우리는 산맥이 어떻게 만들어지는지 이해할 필요가 있습니다. 오늘날 거대한 산지 분포지역은 지구의 외층인 암석권과 대륙지각 사이의 충돌로 만들어졌는데요. 아래 그림처럼 지각들이 충돌할 때 암석으로 이뤄진 표면 조각들은 구겨지며 서로 쌓이게 됩니다. 그 결과 높은 산이 만들어지는데 높은 산은 충돌이 계속될수록 계속해서 상승하고 변화합니다.
아래 동영상은 이 프로세스를 시각화한 것입니다. 이는 히말라야 산맥의 암석권 덩어리에 압력이 가해지는 것을 시뮬레이션합니다.
충돌이 시작되자마자 산이 솟아오르기 시작하는 걸 볼 수 있을 겁니다. 모래를 밀어내는 팔은 이미 두꺼워진 히말라야 산맥의 지각층을 나타내고 밀리고 있는 모래 더미는 산맥 아래에 있는 인도판 상층 지각을 나타냅니다. 참고로 에베레스트는 인도판이 유라시아판 아래로 미끄러져 들어가며 만들어졌습니다. 두께는 시간이 지남에 따라 다른 지점으로 이동합니다. 가장 젊고 작은 산은 충돌 자체에서 가장 멀리 떨어져 있지만, 가장 높은 봉우리가 항상 가장 오래된 지역(충돌이 시작된 곳)에 있는건 아니라고 합니다.
침식되고 성장하고
큰 산맥은 온도, 바람, 물의 변화가 암석을 부수고 궁극적으로 그것을 운반할 때 침식됩니다. 흥미롭게도 침식은 사실 시간이 지남에 따라 산을 천천히 자라게 합니다. 이는 지구과학자들이 GPS를 사용해 측정할 수 있는 ‘지각평형(isostasy)’이라 부르는 매혹적인 과정입니다. 아래 다이어그램은 이 과정을 물에 떠 있는 나무 블록과 어떻게 비교되는지 보여줍니다.
특정 유형의 온전한 목재 블록을 물에 띄우면 전체 부피의 동일한 비율이 항상 표면 위로 돌출됩니다. 따라서 만약 하나의 블록에서 재료 일부를 제거하면 해당 블록은 상승하게 됩니다. 우리는 이 나무 블록을 암석권과 비교할 수 있는데요. 침식이 많아질수록 산의 표면은 고도가 높아집니다. 이는 깊이 묻힌 암석들이 산맥 내에서 솟아오를 기회를 제공합니다.
에베레스트 이기기 어렵다
지구 상에 82,350km의 수렴형 경계(두 판이 만나 서로 밀쳐지는 곳)가 존재하지만 당분간 지구에서 가장 높은 산이란 타이틀은 꽤 오랫동안 에베레스트가 유지할 것으로 보입니다. 왜냐하면 히말라야는 평균 밀도보다 낮은 암석으로 이뤄진 두 개의 거대한 암석판의 충돌에 의해 만들어졌기 때문입니다. 그러므로 이들은 해양 암석권보다 더 높은 곳에 자리잡고 있습니다.
먼 훗날 새로운 경계선이 형성돼 히말라야 산맥을 만드는 힘이 제거될 수 있습니다. 그 후 그 범위는 붕괴되고 결국 오늘날 북아메리카의 애팔래치아 산맥처럼 침식될 겁니다. 그때까지 히말라야의 타이틀은 건재할 것 같습니다.
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