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- 내핵은 단단하고, 철, 니켈과 소량의 가벼운 원소 결정화돼 매우 치밀하게 섞인 혼합물
- 내핵이 때로는 더 빨리 회전하고 때로는 더 느리게 회전하는 이유도 아직 불분명
- 지진관측소에서 1991년과 2024년 사이에 기록된 121쌍의 반복 지진을 분석
- 내핵의 부드럽고 가변적인 외측 영역이 나타나

지구의 내핵이 변형되고 있다.
지진파 분석 결과 내핵의 부드럽고 가변적인 외측 영역이 나타났다.

견고하면서도 역동적이다. 지구의 내핵은 이전에 생각했던 것보다 덜 견고하고 안정적이지 않은 것으로 드러났다. 지진파 분석 결과, 지난 몇 년 동안 내핵의 주변부가 변형된 것으로 나타났다. 따라서 이 행성의 실제로는 단단한 철-니켈 핵은 이전에 생각했던 것보다, 적어도 바깥쪽 영역은 더 부드럽고 점성이 높을 가능성이 높다. 지질학자들이 "Nature Geoscience"에 보고한 것처럼, 이는 또한 이전 측정의 일부 불일치를 설명할 수도 있다. 

▲ 지구 내핵의 회전 속도는 변동하지만, 다른 변화들도 있다. © USC Graphic/ Edward Sotelo

지구의 내핵은 단단하고, 철, 니켈과 소량의 가벼운 원소가 결정화되고 매우 치밀하게 섞인 혼합물로 구성되어 있다고 흔히 알려져 있다. 하지만 내핵이 정확히 언제 굳어졌는지, 얼마나 많은 수소와 일산화탄소를 포함하고 있는지, 그리고 내부 구조를 가지고 있는지는 여전히 논란의 여지가 있다. 지구의 내핵이 때로는 더 빨리 회전하고 때로는 더 느리게 회전하는 이유도 아직 불분명하다. 후자는 약 15년 ​​동안 이어져 왔다.

핵심을 통과하는 지진파

이제 지구과학자들은 지구 내핵의 또 다른 특이점을 발견했을지도 모른다. 로스앤젤레스에 있는 남가주 대학의 존 비데일과 그의 동료들은 연구를 위해 알래스카와 캐나다 북부의 두 지진관측소에서 1991년과 2024년 사이에 기록된 121쌍의 반복 지진을 분석했다. 이들 지진의 진원지는 모두 세계의 양끝, 즉 남아메리카의 남단과 남극대륙에 있었다.

하이라이트:
이들 지진은 북극 지역으로 가는 길에 지구의 내핵을 통과했다. 각 지진파 중 일부는 내핵의 가장자리만 통과했고, 다른 일부는 내핵의 중심을 통과했다. 비달과 그의 팀은 지진파의 이동 시간을 비교해 쌍둥이 지진에서 어떤 변화가 지구 핵의 회전으로 인한 것인지, 어떤 변화가 내핵의 다른 변화로 인한 것인지 구별할 수 있었다.

부드러워지고 변형된 가장자리 영역

놀라운 사실이 드러났다. "한 세트의 지진 데이터가 눈에 띄었고 처음에는 혼란스러웠다"고 Vidale은 보고했다. 이러한 데이터는 이전 가정과 달리 지구 핵의 변동하는 회전 속도에만 기인할 수 없는 불일치를 보여주었기 때문이다. 연구자들은 "따라서 회전의 지배적인 영향 외에도 지구 내핵에 더 많은 변화가 있다"고 말했다.

추가 분석 결과, 관찰된 편차는 내핵의 바깥쪽 영역이 변형되기 때문에 발생하는 것으로 나타났다. 비달은 "내핵 표면 근처 지역은 구조적 변화를 겪는다"고 설명했다. 바깥쪽 안쪽 핵층의 점도와 범위는 모두 다르다. 달리 말하면 지구의 내핵은 가장자리가 부드러워져서 때로는 더 확장되기도 하고 때로는 더 적게 확장되어 액체 외핵에 닿게 되었다는 뜻이다.

외핵의 난류로 인해 변형되었나?

연구팀에 따르면, 이러한 결과는 지구의 내핵이 예전에 생각했던 것보다 더 역동적이고 변화하기 쉽다는 것을 보여준다. 동시에, 이 데이터는 지구물리학 모델이 ​​내핵의 변동 회전의 일부를 설명할 수 있지만, 감지된 다른 불일치 사항 중 일부는 설명할 수 없는 이유를 설명한다. "우리는 오랜 논쟁에 대한 해결책을 제시한다. 지구의 내핵에는 회전과 관련된 변화와 회전과 독립적인 변화가 모두 존재한다"고 연구팀은 썼다.

하지만 이러한 변화를 촉발하는 것은 무엇일까? "우리가 여기서 처음 관찰한 것은 아마도 지구 외핵의 교란 때문일 것이다"고 Vidale은 설명한다. "우리는 용융된 외핵이 난류임을 알고 있다. 그러나 이것이 인간의 시간 척도에서 내핵에 영향을 미치는지는 아직 관찰되지 않았다." 이러한 난류가 내핵에 정확히 어떻게 그리고 어떤 시간 범위에 걸쳐 영향을 미치는지는 아직 더 자세히 연구할 필요가 있다.
(Nature Geoscience, 2025; doi: 10.1038/s41561-025-01642-2)
출처: University of Southern California

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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