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- 앙코르 와트 동쪽 약 135km, 고대 크메르에서 가장 중요한 금속 가공 공장 Tonle Bak
- 1034년부터 1391년까지 크메르 철 잔류 물 샘플을 자기적으로 분석
- 중국, 한국, 일본의 데이터와 결합해 필드 방향의 급격한 변화와 확인

자기장 : 800년 전 지역적 약점
크메르 시대에 동남아시아의 지자기는 방향과 세기가 빠르게 변화됐다. 

▲ 자기장 세기는 동남아시아에서 크게 떨어졌고 자기 선의 방향과 성향이 바뀌었다.

자기 이상 :
약 800년 전에 지구 자기장에 갑작스러운 지역적 변화가 있었다.
자기장 세기는 동남아시아에서 크게 떨어졌고 자기 선의 방향과 성향이 바뀌었다.
캄보디아 크메르 제국의 오래된 제련 용광로에서 채취한 금속 샘플은 이전에 알려지지 않은 이 변칙을 볼 수 있다. 연구원들은 핵-맨틀-경계의 난류가 이 자기장 이상 현상의 원인이라고 생각한다.

▲ 나노 테슬라의 IGRF에 따라 1900년 이후 지구 자기장의 몰 바이드 투영과 시간적 변화

지구의 자기장 :
자기 북극이 이동하여 자기장 선의 전체 방향을 변경한다.
지구 역사의 과정에서 우리의 보호용 자석 케이지에는 빈번하게 극성이 완전히 반전되었다. 그러나 이러한 글로벌 변화 외에도 필드 강도와 필드 방향이 글로벌 패턴에서 벗어나는 지역적 이상 현상도 발생한다. 이 약한 지역 중 하나는 현재 남대서양 아래에 있다.

당시 자기장 상태의 증인, 크메르의 제련 철

약 800년 전에 동남아시아에 또 다른 약한 지점이 있었다는 것이 최근 분명해졌다.
캘리포니아 샌디에이고 대학의 Shuhui Cai가 이끄는 팀이 크메르 제국 시대의 유물을 조사하는 동안 발견했다. 주로 앙코르 와트 사원 단지로 알려진 이 왕국은 현재 캄보디아에서 9~15세기 사이에 존재했다.

앙코르 와트에서 동쪽으로 약 135km 떨어진 곳에는 고대 크메르에서 가장 중요한 금속 가공 공장 중 하나인 Tonle Bak이 있었다. 고고학자들은 슬래그와 철 제련 잔재가 있는 거의 50 개의 토루와 3개의 제련 용광로를 발견했다.
흥미로운 점은 철분은 자기장이 응고될 때 당시의 방향과 강도를 보존하므로 과거의 자기장에 대한 타임 캡슐처럼 작동한다.
연구팀은 1034년부터 1391년까지 크메르 철 잔류 물 샘플을 자기적으로 분석했다.

▲ 800년 전 동남아시아에는 자기장의 약한 지역이 있었다. 크메르 제국의 철 유적이 이를 증명한다. Bak (빨간색 별)으로 측정된 필드 강도 및 글로벌 자기장 모델 (선)에 따라 예상되는 값. © Cai et al./ PNAS

방향과 힘의 급격한 변화

놀라운 결과 :
1200년-1300년 사이 동남아시아의 자기장에 갑작스럽고 분명한 변화가 있었다.
그 당시 자기 선의 방향은 매년 거의 0.5도씩 회전했고 경사는 30도에서 5도까지 떨어졌다. Cai와 그녀의 팀은 “당시에는 아주 작은 변동률도 현대 자기장의 변동률을 분명히 능가한다. 이것은 그 당시 지구 자기장의 방향이 급격히 변했음을 보여준다.”고 설명했다.

자기 선의 이러한 변화와 병행하여 동남아시아의 자기장 강도도 감소했다.
1200-1300년 사이 필드 강도는 44 마이크로 테슬라에서 27 마이크로 테슬라로 감소했다.
연구진은 "중국, 한국, 일본의 데이터와 결합해 우리의 결과는 필드 방향의 급격한 변화와 일치하는 필드 강도의 U자형 하락을 확인했다"고 썼다.

▲ 이것은 NOAA의 National Geophysical Data Center에서 만든 주요 필드 경사(자기장 기울기)의 세계지도다.

코어-맨틀-경계에서 방해?

측정 결과, 크메르 제국 시대에 동남아시아에 지역적 자기장 이상이 있었음을 알 수 있다.
이 지역은 자기장이 글로벌 모델에 따라 예상되는 것과 다르게 행동한 영역이다.
과학자들은 이 지역적 약점 영역이 당시 적도를 따라 뻗어있는 보다 광범위한 이상과 관련이 있다고 의심한다. 남아프리카와 남미에서 그러한 지자기 약한 구역의 징후도 있기 때문이다.

▲ 지구 자기장의 혼란스러운 교란. 외부 필드는 더 이상 쌍극자 필드로 설명할 수 없다. A supercomputer to model flow patterns in Earth's liquid core. Dr. Gary A. Glatzmaier - Los Alamos National Laboratory - U.S. Department of Energy

하지만 원인은 무엇일까?
Cai와 그녀의 팀은 코어 맨틀 경계의 결함이 이 이상 현상의 원인이 될 수 있다고 의심한다. 그들은 지구 중심부에서 생성된 자기장의 일부를 삼켜서 지구 표면에 약한 영역을 만들 수 있다.
하지만 연구자들이 강조하듯이 이러한 장애의 기전과 발생 빈도는 여전히 불분명하다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; doi: 10.1073/pnas.2022490118)

출처: Proceedings of the National Academy of Sciences

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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