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열점과 맨틀 그리고 플룸구조 하와이 등 판의 한복판에 위치한 화산을 설명하는 데 열점이라는 개념을 제시한 사람은 판구조론이 형성되던 중 변환 단층을 발견한 윌슨이다. 윌슨은 하와이 등 대양도의 화산 지형이 대양저에 띠 모양으로 있는 것, 활화산이 그 끝자락에 있는 것, 또 몇몇 활화산 섬에서 뻗어 나는 사화산의 배열이 거의 평행인 것에 주목했다. 이런 화산은 판 운동의 영향을 받지 않는 맨틀 심부에 마그마원이 있고, 그 위를 판이 옆으로 이동해 형성된다. 열점을 움직이지 않는 것이라고 가정한다면 열점에서 연결되는 화신 지형의 배열로 판 운동의 속도와 방향을 알 수 있다. 하와이에서 북서 방향으로 줄지은 해저화산군은 미드웨이 섬 근처에서 방향을 바꾸어 덴노 해산의 띠를 이룬다. 이것은 약 4000만 년 전에 태평양판의 움직임에 변화가.. 2022. 8. 4.
지구는 열기관이며 열에너지를 전달하는 맨틀 대류 1960년대 들어 판구조론이 새로운 지구관으로서 각광받으면서, 판 운동의 원동력인 맨틀 대류에 대한 연구가 활발해졌다. 유체가 들어 있는 용기를 아래에서 가열하면 위를 향해 솟구치는 상승류가 발생하고, 그 주변에서 하강류가 발생한다. 이것은 열을 효율적으로 수송하는 구조이며, 이 두 가지 흐름이 짝을 이룬다 하여 대류라 부른다. 지구 내부에서 대류가 발생할 가능성을 지적한 이는 지구 내부의 열원으로서 방사성 원소 존재의 중요성을 인식한 영국의 지질학자 아서 홈스이다. 그보다 앞서 열역학을 확립한 물리학자 켈빈 경은 지구가 탄생했을 때 내부가 걸쭉하게 녹아 있었다고 가정하고, 서서히 차가워져 현재에 이르렀다고 생각해 지구의 나이를 짐작하려고 했다. 그렇게 해서 나온 연대는 약 2000만 년 전으로, 현재 .. 2022. 8. 4.
기후 시스템과 피드백 지구 시스템 중에서 특히 지구의 기후 상태를 지배하는 요소 전체를 기후시스템이라고 한다. 그림 2-6은 기후 시스템의 개념도이다. 기후 변동을 해명하는 데 시스템 개념이 필요한 까닭은 기후를 변동시키는 요인이 실로 ㅗ다양할 뿐 아니라 그것들이 복잡하게 얽혀 기후 상태를 변화시키기 때문이다. 예컨대 역사시대 중에서도 특히 17세기부터 18세기에 걸쳐 기후가 한랭화한 시기가 있으며, 최종 빙기가 끝나고 나서 현재까지 가장 큰 한랭화였으므로 이 시기를 소빙기라 한다. 이 시기에 왜 기후가 한랭화했는지는 기후학의 중요한 과제로 남아 있다. 그 원인으로 이 시기에 태양 광도가 저하됐다는 설, 대규모의 화산 분화가 빈번하게 일어났다는 설 등 여러 가지 가설이 제시되고 있다. 일단 기후가 한랭화하면 산악 지역이나 극.. 2022. 8. 4.
서브시스템 그리고 대기와 해양의 변동 지구환경 변동의 작용 원리를 알아내려면 지구를 하나의 '시스템'으로 간주할 필요가 있다. 그림 2-1이 지구 시스템의 개념도이다. 지구를 하나의 시스템으로 간주하고, 그 변동을 연구하는 학문을 지구 시스템 과학이라고 한다. 이런 견해는 지구의 여러 부분이 모여 전체로서 지구환경이라는 하나의 총체를 이룬다는 인식에 뿌리를 두고 있다. 여기서 지구를 구성하는 '부분'이란 지구 내부를 구성하는 지각, 상부 맨틀, 하부 맨틀, 액체 외핵, 고체 내핵, 지구 표층의 대기, 해양, 강수, 설빙, 생물권, 나아가 지구 대기인 대류권, 성층권, 또 그 상공에서 우주 공간까지 펼쳐지는 전리권, 열권과 그것들을 에워싸는 지구자기권을 가리킨다. 이런 각각의 부분을 지구 시스템을 구성하는 서브시스템이라 한다. 서브시스템은 고.. 2022. 8. 4.
줄무늬지구과학으로 해독하는 지구사 지층이나 나무의 나이테에서 볼 수 있는 줄무늬는 지구의 역사를 기록한 테이프 같은 것이며, 변동하는 지구의 여러 가지 양상이 줄무늬에 새겨 있음이 틀림없다. 따라서 일본 나고야 대학 연구실에서는 다음과 같은 논의가 이뤄졌다. '이런 줄무늬에 담긴 의미를 해독하기 위해서는 지구를 하나의 변화하는 시스템으로 파악하고, 지구과학의 다양한 분야를 검토하여 더욱 넓은 구조로 체계화할 필요가 있지 않을까?' 따라서 학자들은 지층이나 나무의 나이테에 새겨진 줄무늬를 소재로 하여 새로운 지구관을 찾기 위해 지구과학을 전면 재검토했다. 이런 방법을 상징할 적당한 이름을 고민한 끝에 '줄무늬 지구과학'이라는 표현이 정착된 것이다. 판구조론의 패러다임에 입각한 연구가 한창이었던 1990년대에 들어, 판구조론 연구 이후의 연.. 2022. 8. 4.
더욱 새로운 지구관을 목표로 연구자들이 연구를 진행하는 데 근거로 삼았던 기본적인 생각이 짧은 기간에 뒤집어지는 사건을 과학 혁명이라 부른다. 과학 혁명이 어떻게 이루어지는 지에 대해서는 토머스 쿤이 '과학 혁명의 구조'(1962)라는 저작에서 고찰한 모델을 널리 받아들였다. 쿤은 연구자가 연구를 진행하는 데 근거로 삼는 학문의 큰 체계를 패러다임이라 하고, 과학 혁명이란 오래된 패러다임이 새로운 패러다임으로 바뀌는 과정이라고 하였다. 1960년대에 일어난 판구조론 혁명의 경우, 이전까지 유지되었던 패러다임은 땅덩어리는 움직이지 않으며 조산대는 지향사 조산 운동이라는 상하 변동으로 생긴다는 것이었다. 이런 학설은 지구과학 이론을 해석하거나 합리적으로 설명하기 위한 것이었다. 이 학설에서 논리적으로 이끌어낼 수 있는 예측은 전혀 없었.. 2022. 8. 4.
멸종의 시나리오와 가설의 검증 앨버레즈 등이 이와 같은 가설을 발표하자, 세계의 지질학자와 고생물학자들이 이 가설에 반론을 제기했다. 공룡의 멸종에 천체 현상이 관련될 까닭이 없다, 지구에서 일어난 사건의 원인은 지구에 있을 것이다, 공룡 멸종과 같은 지구 역사상의 큰 수수께끼를 전군가가 아닌 사람이 가설을 제창하다니 말도 되지 않는다는 것이었다. 많은 비판은 감정적이었으나, 그중에는 거대한 화산의 분화로 공룡이 멸종했다는 대립되는 가설을 제시하면서 반론을 펼치는 학자도 있었다. 그러나 이 가설의 뛰어난 점은 가설의 올바름을 증명할 방법을 제시한 데 있다. 즉 만약 백악기 말에 거대한 소행성이 지구와 충돌했다면, 이탈리아 이외 지역의 중생대와 신생대 경계 지층에도 점토층이 있고, 거기에는 분명히 이리듐이 고농도로 함유되어 있을 것이다.. 2022. 8. 4.
점토층의 수수께끼와 공룡멸종설 공룡이라고 하면 우리는 등에 칼처럼 곧추선 골판이 스테고사우르스나, 중후한 갑옷을 걸친 트리케라톱스, 혹은 두 발로 돌아다니는 턱이 큰 티라노사우루스를 떠올린다. 이들은 지구의 역사에서 중생대라는 시대에 번영한 거대한 파충류 무리이다. 인류가, 공룡이라는 상상을 뛰어넘는 생물이 옛날 지구 상에서 서식했음을 알게 된 것은 19세기 초의 일이다. 영국의 화석 연구가의 아내인 메리 맨틀이 1822년 처음으로 공룡 화석을 발견하였다. 그것은 이빨 화석이었다. 남미에 사는 이구아나의 이빨과 비슷하여 그 이빨의 주인을 이구아노돈이라 명명했다. 그 후에도 공룡 화석은 계속 발견됐다. 공룡이란 대체 어떤 생물이었을까? 공룡은 왜 그토록 커졌을까? 공룡 화석이 발견되면서부터 새로운 수수께끼가 계속 생겨났고 논쟁은 끊이지.. 2022. 8. 4.
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