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 지질학자들을 당혹스럽게 했습니다. 최근, 인도 벵갈루루에 있는 인도 과학 연구소의 연구자들은 이 구멍이 형성된 이유를 설명했습니다. 이는 지구 내부 깊숙한 곳에서 형성된 용융 마그마가 이전 지각판의 섭입대에 의해 교란되기 때문입니다.

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 나와 있는 연구 결과는 더 이상 존재하지 않는 고대 바다에 관한 것입니다.

새로운 연구에 따르면, 1948년에 처음 발견된 "중력구"의 해수면이 100m 이상 낮아졌습니다. (사진: ESA)

사람들은 종종 지구가 완벽한 구형이라고 생각하지만, 현실은 이론과 거리가 멉니다. 지구나 지구의 중력장은 완벽한 구형이 아닙니다. 중력은 질량에 비례하므로, 행성의 중력장 모양은 행성 내부의 질량 분포에 따라 달라집니다.

인도 과학 연구소 지구 과학 센터의 지구물리학자이자 준교수인, 이 연구의 공동 저자인 아트레 고쉬는 "지구는 기본적으로 덩어리진 감자입니다."라고 말했습니다. "그러니까 기술적으로 보면 구형이 아니라 타원형이에요. 행성이 회전하면서 가운데가 바깥쪽으로 튀어나오거든요."

우리 행성은 밀도와 속성이 다양하며, 일부 영역은 다른 영역보다 두께가 두껍습니다. 이는 지구 표면과 이러한 지점에서 작용하는 지구의 중력의 차이에 상당한 영향을 미칩니다. 지구 표면이 완전히 고요한 바다로 덮여 있다고 상상해보세요. 행성의 중력장의 변화로 인해 이 가상의 바다에 융기와 움푹 들어간 곳이 생길 수 있습니다.

그에 따라 볼륨이 큰 지역도 있고 볼륨이 작은 지역도 있을 것입니다. 결과적으로 생긴 모양은 지오이드라고 불리며 반죽과 비슷한 작고 불규칙한 덩어리로 보입니다.

지구 지오이드에서 가장 낮은 지점은 인도양에 있는 원형의 움푹 들어간 곳으로, 평균 해수면보다 105m 낮습니다. 이것이 지구의 "중력구"입니다.

인도양의 '중력구덩이'의 시작점은 인도의 남쪽 끝자락에 위치하며, 면적은 약 300만 제곱킬로미터에 달합니다. 이 분화구의 존재는 1948년 네덜란드의 지구물리학자 펠릭스 안드리스 베닝 마이네스가 선박에서 중력 조사를 하던 중 처음 발견했습니다.

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

이를 알아보기 위해 고쉬와 그녀의 동료들은 컴퓨터 모델을 사용하여 1억 4천만 년 전의 지역을 재현하여 지질학적으로 전체적인 그림을 얻었습니다. 그 시작점에서 연구팀은 지금까지 19번의 시뮬레이션을 실행하여 지난 1억 4천만 년 동안의 지각판 이동과 맨틀 변화를 재현했습니다.

과학자 팀은 각 시뮬레이션에서 인도양 맨틀 아래의 마그마 플룸 형성에 영향을 미치는 매개변수를 다양하게 변경했습니다. 그런 다음 그들은 다양한 시뮬레이션에서 얻은 지오이드의 모양을 위성 관측을 통해 얻은 실제 지구 지오이드와 비교했습니다.

제시된 19개 시나리오 중 6개는 모두 인도양의 경우와 유사한 모양과 진폭을 가진 지오이드 저기압이 형성되었다는 결론을 내렸습니다. 이러한 각 시뮬레이션에서 인도양의 저위 지오이드는 뜨겁고 밀도가 낮은 마그마 플룸으로 둘러싸여 있습니다.

마그마 플룸은 주변 맨틀 구조와 합쳐져 저지오이드의 모양과 진폭을 설명할 수 있습니다. 고쉬 전문가는 이것이 "중력 구멍"이 형성되는 원인이라고 설명했습니다.

마그마 밀도에 대한 다양한 매개변수를 사용하여 시뮬레이션을 실행했습니다. 마그마 플룸에 의해 생성된 플룸이 없는 시뮬레이션에서는 지오이드 저점이 형성되지 않는다는 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 지각이 아래쪽 맨틀로 가라앉으면서 동아프리카 아래에 뜨거운 마그마 웅덩이가 생겼습니다. 이로 인해 플룸 형성이 촉진되고, 마그마 플룸이 생성되어 밀도가 낮은 물질이 지구 표면에 더 가까워집니다.

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

그는 낮은 지오이드 뒤에는 아직 발견되지 않은 다른 요소들이 있다고 주장하는데, 그 중 하나가 고대 테티스 산맥의 정확한 위치이다. 그는 "시뮬레이션에서는 자연적으로 일어나는 일을 정확히 모방하는 것은 불가능하다" 고 말했다.

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)