지구의 맨틀은 무엇일까?
우리가 살고 있는 이 지구는 안은 비어있을 수 있지만 수많은 물질로 이루어져 있습니다. 그렇다면 지구의 내부 물질을 차지하고 있는 것들 중 맨틀은 어떤 것일까요? 맨틀은 지구 내부의 핵과 지각 속에 사이에 있는 부분으로 지구 부피의 83%를 차지하고 질량으로는 68%를 차지한다고 합니다. 사실상 지구 내부의 대부분을 차지하는 부분이라고 할 수 있죠. 지표면으로부터 깊이 30~2900 킬로미터 범위에 분포하고 있으며 지각과 맨틀의 경계면은 발견자의 이름을 따 모호로비치치 불연속면이라고 부르며, 보통은 줄여서 모호면이라고도 합니다. 지진파의 모호면은 지진파 속도가 갑자기 빨라지는 곳을 경계로 하며 맨틀의 최상부는 온도가 낮아 딱딱하게 굳어있는데, 이 부분과 지각을 합쳐서 암석권이라고 부른다. 암석권에서는 주로 열전도에 의하여 열이 전달된다고 하네요.
암석권으로부터 250KM 아래에 있는 곳을 연약권이라고 하며 주로 열대류에 의해서 열이 전달된다고 합니다. 연약권에서는 지진파의 속도가 살짝 감소하여 저속도층이라고 불리기도 하죠. 속도가 낮아지는 이유는 여러 가지가 있지만 현재에는 온도와 압력과의 관계 속에서 부분적으로 적용되어 지진파의 속도가 느려지고 있다고 하네요.
암석은 열 전도율이 낮아서 암석으로 이루어진 맨틀은 위 사진과 같이 지표면으로 열을 발산하고 있습니다. 액상의 철질인 외핵에서는 열 관여해서 기여도가 상대적으로 낮은 대신에 철에 있는 가벼운 원소들이 대류를 돕고 있죠. 맨틀은 지진파에 따라 층이 세분화가 되어 있는데 지진파의 증가가 연속적이지 않아서 파악하기 쉽죠. 아래에 있는 맨틀을 사람이 직접 가지도 않고 볼 수 있다는 것이 참 신기한 것 같습니다. 410KM ~ 660KM에서 증가가 많이 일어나 그 부분에서 어떠한 층이 나누어져 있다고 보는 것 같습니다.
이러한 것들을 종합해 보면 이러한 변화들은 압력이 상승하면서 발생하는 상전이 때문이라고 하네요. 즉, 각각의 깊이를 넘어서면 맨틀의 구성 물질이 안정적으로 변화하여 구조를 이루고 있다는 말이 되는 것 같네요. 그래서 410KM 깊이보다 위에 분포하는 상부 맨틀과 660KM 이하에는 하부 맨틀 그리고 그 사이를 전이대로 나누고 있다고 합니다. 맨틀 중에서 하부 맨틀이 대부분을 차지하고 있지만, 자세한 구조는 아직 지진파 탐사의 오차 한계가 커서 정확하게 파악은 되지 않았다고 합니다. 한편 맨틀은 계속해서 움직이고 있기 때문에 움직이는 양상에 따라서 추가적인 용어가 도입되고 있다고 하네요. 대류가 주로 일어나는 층은 하부와 상부의 온도 격차가 적고 맨틀 역시 주로 대류 하는 유동적인 구건의 온도차는 많이 적다고 합니다. 구성 물질로는 지하 깊숙이 있기 때문에 액체 상태로 있다고 생각하지만 실상은 그렇지 않고 고체로 이루어져 있으며 암석으로 구성되어 있습니다. 지각과 비슷하여 산소 44.8%, 규소 21.8%, 알루미늄 7.6%가 함유되어 있습니다. 깊이 내려갈수록 무거운 원소들이 더 많이 분포되어 있습니다. 정말, 속을 깊이 탐사하지 않아도 알 수 있다는 것이 너무 좋은 것 같습니다! 인간의 기술을 나날이 점점 발전하는 것 같네요.
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