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비교행성학으로 알아보는 원시지구의 모습 태양계 형성론에 따르면 형성 직후에 직구 내부는 현재와 똑같은 성층구조를 가진 행성이 되었다고 한다. 그러나 바다가 언제 생겼는지, 그리고 세포를 가진 최초의 생명이 언제 생겼는지는 실제로 지구에 남아 있는 암석이나 지층을 실마리로 살필 수밖에 없다. 지질학자들은 가장 오래된 지층을 찾아 전 세계의 대륙을 조사했다. 여기서는 먼저 지금까지 발견된 가장 오래된 광물, 암석, 지층에 관해 살펴본다. 지구에 존재하는 물질 중에서 가장 오래된 것은 웨스턴오스트레일리아의 잭힐스라는 지역에 노출된 44.08억 년 전에 형성된 광물이다. 변성작용이 일어난 역암에서 채집했다. 그 광물은 지르콘으로, 44억 년 전에 형성된 암석이 침식에 의해 운반되어 쇄설물(자질구레한 부스러기로 이루어진 물건)로 퇴적한 것이다. 그러나.. 2022. 8. 5.
생명의 기원론 우주에는 무수한 별이 있고, 그들 가운데는 태양계와 마찬가지로 행성계를 거느린 것이 많다. 이들 별 가운데 생명이 발생해 진화를 마친 천체는 어느 정도나 될까? 우리들은 아직 그 답을 알지 못한다. 생명이 서식하고 있는 것으로 알려진 유일한 천체는 우리들이 사는 지구이다. 생명은 탄소, 수소, 산소, 질소 등의 원자가 모인 유기물이며, 유전정보를 지니고, 스스로를 복제하는 능력이 있다. 또 세포막에 싸여 막을 통해 에너지나 물질을 거두어들여 몸을 유지하기 위한 복잡한 대사반응을 하고, 노폐물을 세포 밖으로 버린다. 이러한 활동을 하는 데 물은 반드시 필요하다. 현재의 생명기원론에 따르면 원시지구에서 메탄, 암모니아, 시안화수소, 포름알데히드 등의 단순한 분자에서 아미노산과 지방산이 합성되고, 그들이 결합.. 2022. 8. 5.
달은 어떻게 해서 생겼을까 달은 지구의 유일한 위성이며, 지구와 가장 가까운 천체이다. 달의 기원을 둘러싸고 지금까지 네 가지 가설에 제기되었다. 화성 정도 크기의 미행성이 지구에 충돌하여 흩날린 파편이 다시 모여 달을 형성했다는 가설을 자이언트임팩트설이라고 한다. 달이 과연 어떻게 생겼는지를 두고 네 가지 설이 있다. 원심력에 의해 달이 지구에서 떨어져 나갔다는 분리설, 원시태양계 성운에서 지구가 형성될 때 지구 주위에 있던 미행성이 모여 달이 되었다는 형제설, 태양계의 어딘가 다른 장소에서 생긴 천체가 우연히 지구의 중력권에 들어왔다는 포획설, 원시지구에 화성 크기의 미행성이 충돌하여 흩날린 파편들이 모여 달을 형성했다는 자이언트임팩트설이다. 이처럼 많은 설이 존재하는 이유는 지구와 달의 계가 다른 행성에 없는 특이한 역학적 .. 2022. 8. 5.
지구핵의 경원소 문제 지구의 중심핵은 주로 금속 철로 이루어져 있지만, 액체 상태의 외핵에는 원자번호가 작은 경원소가 10퍼센트 정도 포함되어 있으리라 생각한다. 이 경원소는 무엇일까? 그것은 어떤 과정을 거쳐 핵에 녹아들었을까? 지구핵의 경원소 문제는 지구를 만든 미행성의 성분이나 그것들이 집적하여 지구가 성층 구조를 이루는 과정과 깊은 관련이 있다. 먼저 외핵에 10퍼센트나 되는 불순물이 있는 것을 어떻게 알았을까? 그것은 핵을 통과하는 지진파의 속도와 밀도의 관계에서 착안했다. 여러 물질을 통과하는 지진파의 속도와 밀도 사이에는 선형 관계가 성립하며, 그 계수는 물질의 평균 원자량이 클수록 증대하는 경험칙이 있다. 이것은 여러 가지 물질의 탄성을 상세하게 조사한 지구 물리학자 프랜시스 버치(Albert Francis B.. 2022. 8. 5.
우주먼지에서 태어난 지구의 성장 과정 지금부터 46억 년 전에는 우주운이 수축해 원시태양이 형성되었다. 원시태양의 적도면은 원반 모양의 성운이 에워쌌다. 이 성운에서 고체 미립자가 한데 엉겨 굳어 지구와 행성의 근원이 되었다. 지구는 태양에서 1억 5000만 킬로미터 떨어진 반지름 6370킬로미터의 행성이다. 태양계의 행성은 크게 지구형 행성과 목성형 행성으로 나뉜다. 지구형 행성은 태양에서 가까운 궤도를 도는 고체 행성이며 수성, 금성, 지구, 화성으로 모두 4개이다. 이들 행성 가운데 지구는 물의 행성, 생명체의 생존, 대기 중 대량의 산소 존재, 지구 내부의 변동에서 판구조론의 작용 등 특이한 성질이 있다. 이러한 특이성은 지구가 어떻게 탄생했느냐 하는 문제와 깊은 관련이 있다. 태양계가 어떻게 형성되었는지를 다루는 태양계 형성론 연구.. 2022. 8. 5.
맨틀의 분화와 지구의 열 역사 맨틀 물질이 녹아 마그마가 형성되고, 분화한 마그마가 지표에 축적되는 일이 되풀이되면서 대륙이 서서히 성장해왔다. 이런 마그마의 분화는 지구 내부의 열 역사와 깊은 관련이 있다. 대륙지각은 지구 내부가 분화해 생긴 것이다. 분화한 균질한 조성이 다른 영역으로 나뉘는 과정을 말한다. 즉 맨틀이 화학적으로 분화해 상부 맨틀과 지각이 형성되었다. 희토류원소 등 이온 반지름이 큰 미량원소의 존재도를 보면, 대륙 지각과 상부 맨틀을 구성하는 감람암은 상보 관계를 이루는데, 이는 상부 맨틀 물질이 분화해 대륙지각이 형성되었음을 말한다. 즉 상부 맨틀은 대륙지각을 형성하고 남은 찌꺼기 같은 것이다. 맨틀의 분화를 살펴보면 먼저 중앙해령에서 현무암질의 해양지각이 생기고, 그 아래에 현무암질 마그마가 짜내어져 암석권이 .. 2022. 8. 5.
지각의 성장 지구의 역사를 살펴보면 지구 시스템 자체가 변해왔음을 알 수 있다. 지구 시스템의 변천을 특징짓는 변화에는 대륙 크기의 변화가 있다. 대륙지각은 서서히 성장해 현재의 크기가 된 것이다. 지구 내부는 성층 구조이며 표층 부분을 지각이라 한다. 그 아래 맨틀의 경계면은 지진파 속도가 불연속적으로 증가하는 것이 특징이며, 그 특성을 발견한 유고슬라비아 지진학자의 이름을 따러 모호로비치치의 불연속면(줄여서 모호면)이라 한다. 지각은 그게 대륙지각과 해양지각으로 나뉜다. 해양지각의 두께는 약 5~10킬로미터이고, 톨레이아이트질 현무암으로 되어 있다. 해양지각의 나이는 해령 축에서 떨어진 거리에 비례한다. 해양지각은 판이 섭입되면서 맨틀로 가라앉기 때문에 가장 오래된 해양지각인 서태평양의 나이도 약 2억 년에 불과.. 2022. 8. 4.
지구자기마당과 그 변동 지구에 있는 자기마당을 지구자기라고 한다. 지구에 자기마당이 있는 사실은 오래전부터 알려져 왔지만 지구자기마당이 생성되는 원인은 1950년대부터 지구과학의 가장 큰 수수께끼 이자 가장 큰 과제의 하나로 남아 있다. 16세기에 이미 윌리엄 길버트가 실로 매단 막대자석이 수평면과 이루는 각이 위도에 따라 다른 것에 착안해 지구 자기 마당은 막대자석이 만드는 자기마당과 비슷한 모양임을 발견했다. 그 후 수학자인 가우스가 퍼텐셜 이론을 사용해 지구자기마당을 수식으로 표현하고, 지구자기마당을 생성하는 원인이 지구 내부에 있음을 발견했다. 지구자기마당은 크기와 방향을 갖춘 벡터양이며, 복각, 편각, 수평자기력의 세 가지 성분으로 나타낸다. 지구자기마당은 복잡한 패턴을 보이며, 그것들은 쌍극자로 표현되는 부분과 그렇.. 2022. 8. 4.
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