인도양에 고대 바다가 있었을까?

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과학자들은 인도양에서 "중력 구멍"을 발견했습니다. 이곳은 지구의 중력이 가장 낮은 곳으로, 그곳에 있는 모든 것이 평소보다 가볍습니다.

이러한 이상 현상은 오랫동안 지질학자들에게 수수께끼였습니다. 이제 인도 벵갈루루에 있는 인도 과학 연구소(IISS) 연구진은 이 구멍이 어떻게 형성되었는지에 대한 설명을 찾아냈습니다. 지구 내부 깊숙이 형성된 용융 마그마가 이전 지각판의 섭입에 의해 교란되었다는 것입니다.

이 가설을 도출하기 위해 연구팀은 컴퓨터를 사용하여 1억 4천만 년 전 이 지역의 형성 과정을 시뮬레이션했습니다. 최근 지오 피지컬 리서치 레터스(Geophysical Research Letters) 저널에 발표된 연구에 자세히 설명된 이 연구 결과는 더 이상 존재하지 않는 고대 바다를 중심으로 전개됩니다.

새로운 연구에 따르면 1948년 처음 발견된 "중력 구멍"의 해수면이 100미터 이상 낮아졌다고 합니다. (사진: ESA)

사람들은 종종 지구를 완벽한 구형으로 생각하지만, 현실은 그렇지 않습니다. 지구도, 그 중력장도 완벽한 구형이 아닙니다. 중력은 질량에 비례하기 때문에, 행성의 중력장 모양은 지구 내부의 질량 분포에 따라 달라집니다.

"지구는 기본적으로 덩어리진 감자입니다."라고 인도 과학 연구소 지구과학 센터의 지구물리학자이자 부교수인 연구 공동 저자 아트레이 고쉬는 말했다. "엄밀히 말하면 지구는 구형이 아니라 타원형입니다. 지구가 자전하면서 가운데가 바깥쪽으로 불룩해지기 때문입니다."

우리 행성은 밀도와 특성이 균일하지 않으며, 어떤 영역은 다른 영역보다 두껍습니다. 이는 지구 표면과 그 지점에 작용하는 지구의 중력 차이에 상당한 영향을 미칩니다. 지구 표면이 고요한 바다로 완전히 뒤덮여 있다고 상상해 보세요. 행성 중력장의 변화는 이 가상의 바다에 융기와 계곡을 만들어낼 수 있습니다.

이에 따라 질량이 큰 영역과 질량이 작은 영역이 존재하게 됩니다. 결과적으로 지오이드라고 불리는 모양은 반죽처럼 작고 불규칙한 덩어리로 보입니다.

지구 지오이드에서 가장 낮은 지점은 인도양에 있는 원형 함몰부로, 평균 해수면보다 105m 낮습니다. 이것이 지구의 "중력 구멍"입니다.

인도양의 "중력 구멍"의 시작점은 인도 남단 바로 앞에 있으며, 약 300만 제곱킬로미터에 달하는 면적을 차지합니다. 이 구멍의 존재는 1948년 네덜란드 지구물리학자 펠릭스 안드리스 베닝 마이네스가 선박의 중력 탐사를 통해 처음 발견했습니다.

고쉬 씨는 "지금까지 지구 지오이드상 가장 낮은 지점인데, 아직까지 제대로 설명되지 않았습니다." 라고 말했습니다.

이를 확인하기 위해 고쉬와 동료들은 컴퓨터 모델을 사용하여 1억 4천만 년 전의 해당 지역을 시뮬레이션하여 지질학적 특징을 전체적으로 파악했습니다. 그 시작점부터 현재까지 19번의 시뮬레이션을 수행하여 지난 1억 4천만 년 동안의 지각판 이동과 맨틀의 변화를 재현했습니다.

연구팀은 각 시뮬레이션에서 인도양 맨틀 아래 마그마 플룸 형성에 영향을 미치는 매개변수를 다양하게 변경했습니다. 그런 다음, 다양한 시뮬레이션에서 얻은 지오이드 형상을 위성 관측을 통해 얻은 실제 지구 지오이드와 비교했습니다.

제시된 19개 시나리오 중 6개는 인도양과 유사한 형태와 진폭을 가진 지오이드 저기압이 형성되었다는 결론을 내렸습니다. 각 시뮬레이션에서 인도양 지오이드 저기압은 뜨겁고 밀도가 낮은 마그마로 둘러싸여 있었습니다.

고쉬는 마그마 플룸이 주변 맨틀 구조와 합쳐져 지오이드의 모양과 낮은 진폭을 설명할 수 있으며, 이것이 "중력 구멍"의 원인이라고 설명했습니다.

다양한 마그마 밀도 매개변수를 사용하여 시뮬레이션을 수행했습니다. 마그마 플룸에 의해 생성된 플룸이 없는 시뮬레이션에서는 지오이드 저층이 형성되지 않았다는 점이 주목할 만합니다.

고쉬 씨는 연기 기둥 자체는 수천만 년 전 인도양이 표류하여 결국 아시아와 충돌하면서 고대 바다가 사라진 데서 비롯되었다고 말했습니다.

"1억 4천만 년 전 인도양은 완전히 다른 위치에 있었고, 인도양과 아시아 지각판 사이에 바다가 있었습니다. 그 후 인도양이 북쪽으로 이동하기 시작하면서 이 바다가 사라지고 인도양과 아시아 사이의 간격이 좁아졌습니다."라고 고쉬는 설명했습니다.

인도판이 초대륙 곤드와나에서 떨어져 나와 유라시아판과 충돌했을 때, 위의 판 사이에 바다를 형성했던 테티스판이 맨틀로 섭입되었습니다.

수천만 년에 걸쳐 테티스판의 틈이 아래 맨틀 속으로 가라앉아 동아프리카 아래에 뜨거운 마그마 웅덩이를 형성했습니다. 이는 플룸 형성을 촉진했고, 마그마 플룸을 형성하여 저밀도 물질을 지구 표면으로 끌어들였습니다.

그러나 인도 국립 지구물리학 연구소의 전문가인 히망슈 폴은 시뮬레이션된 마그마 플룸이 실제로 인도양 아래에 존재한다는 명확한 지진 증거가 없다고 지적합니다.

그는 낮은 지오이드 뒤에는 고대 테티스 해령의 정확한 위치와 같은 다른 미탐사 요소들이 있다고 말합니다. "시뮬레이션에서 자연적으로 일어나는 일을 정확히 모방하는 것은 불가능합니다." 라고 그는 말합니다.

독일 지구과학 연구 센터의 베르나르트 슈타인버거는 새로운 모델에 따르면 낮은 지오이드는 특정 하부 구조보다는 마그마 플룸과 주변 저수지와 더 많은 관련이 있다고 말합니다.

푸옹 타오 (출처: CNN)