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- 지상파, 위성데이터 기반 작성
- 태평양 아래 암석권 다른 바다보다 뜨겁고 얇아

지구 내부의 새로운 3D 모델
참조 모델은 처음으로 암석권의 글로벌 및 지역 특성을 보여준다.

지각 아래 들여다 보기 :
지상파 및 위성 데이터를 기반으로 작성된 3D 모델 지도는 지구의 가장 깊고 가장 추운 대륙 뿌리가 있는 곳을 보여준다. 새로운 참조 모델은 지각의 단단한 층과 상부 맨틀의 일부인 암석권의 특성, 두께에 대해 현재까지 가장 정확한 보기를 제공한다. 또한 태평양 아래 암석권이 다른 바다보다 더 뜨겁고 얇은 이유를 보여준다. 

▲ 새 모델은 처음으로 암석권의 하한이 어디에 있고 각 경우에 이 층이 어떤 모습인지를 전 세계적으로 그리고 지역적으로 모두 보여준다. © ESA / Planetary Visions

우리 지구의 표면은 끊임없이 움직이고 있다.
대륙이 서로를 향해 움직이거나 멀어지고 있으며, 새로운 해양 지각이 바다 중부 능선에 형성되어 다시 아래로 밀려나 섭입 구역에서 퍼져있다. 퍼즐처럼 보이는 표면을 형성하는 지각판은 지각뿐만 아니라 상부 맨틀의 일부로도 구성되어 있으며 함께 암석권을 형성하고 있다.

그러나 암석권이 끝나고 맨틀의 점성 부분에 합쳐지는 부분은 지금까지 논쟁의 여지가 있다.
"암석권의 하한이 전 세계적으로 어디에 있는지에 대한 일반적인 합의는 없다" 마드리드 Complutense 대학의 하비르 풀레아(Javier Fullea)와 그의 동료의 설명이다.
방법에 따라(예 : 지진 이동 시간, 전도도 또는 밀도) 이 하한에 대한 정의가 다르기 때문이다.

새로운 참조 모델은 지상 및 위성 데이터를 결합했다.

유럽 ​​우주국 ESA의 프로젝트의 일환으로 Fullea와 그의 팀은 이제 처음으로 암석권과 그 구조를 균일하고 포괄적인 방식으로 설명하기 위해 모든 공통 매개 변수를 결합하는 모델을 개발했다.

새로운 참조 모델 WINTERC-G의 경우 열 흐름 및 지형 데이터의 글로벌 데이터베이스 170 만 개 이상의 지진 데이터를 평가했다.
연구원들은 ESA의 GOCE 위성의 중량 측정 데이터로 이러한 "지상"값을 보완했다.
이 위성은 고해상도로 지상 255km 거리에서 4년 동안 지구의 중력장을 측정했다.
중력장은 지구의 다양한 층의 질량 분포에 의해 영향을 받기 때문에 이러한 데이터는 암석권의 두께와 특성에 대한 귀중한 정보를 제공한다.

처음으로 우리는 글로벌 수준의 여러 지상파 측정 데이터와 GOCE의 위성 데이터를 결합한 새로운 모델을 개발했다”고 Fullea는 말했다.

대륙의 뿌리는 얼마나 깊을까?

새로운 참조 모델은 무엇보다도 대륙의 암석권 뿌리인 분화구의 지역적 차이를 보여준다.
연구진은 두께와 온도에 따라 네 그룹으로 나눌 수 있다. 따라서 가장 두껍고 추운 암석권은 북미, 발트해 연안 국가 및 서호주 아래에 있다. 암석권은 평균적으로 약 260km 깊이까지 뻗어 있으며 주변 맨틀보다 60~120도 더 낮다.
암석권은 인도, 동 남극 및 동 남미 아래 120~180km에서 훨씬 더 얇다.
가장 얇은 대륙 뿌리는 중국, 한국, 탄자니아 및 시베리아 일부 아래 100km 미만이다.
이 두 그룹에서 암석권의 아래쪽 영역은 상당히 따뜻하고 나머지 위쪽 맨틀과 덜 분리돼 있다.

태평양 암석권은 가장 얇고 가장 뜨겁다.

이 모델은 또한 해양 암석권이 어떻게 다른지 처음으로 공개한다.
"바다에서 암석권의 두께는 나이가 들면서 중앙 바다 능선의 60~70km 값에서 가장 오래된 부분인 100~130km까지 증가한다." Fullea와 그의 팀의 설명이다.
그러나 온도, 두께 및 구성은 새로운 지각을 빠르게 형성하는 능선과 다소 느리고 차가운 능선 사이에서도 다르다.
"우리 모델에 따르면, 중부 산등성이를 따라 퍼지는 속도와 맨틀 구조 사이에 전 세계적으로 상관 관계가 있다"라고 과학자들은 말했다. 대서양과 인도양 아래의 암석권은 다소 느린 중앙 바다 능선을 가지고 있으며 태평양보다 평균적으로 더 오래되고 차다.
태평양 암석권은 다른 해양의 지하보다 밀도가 낮다.

<암석권의 새로운 3D 모델. © ESA / Planetry Visios>

지구의 내부에 대한 새로운 모습

이러한 초기 결과를 통해 새로운 참조 모델은 지구의 구조를 더 잘 이해하는 데 도움이 된다.
“위성, 지진 및 암석 데이터의 조합을 통해 우리는 지구 내부의 잘 ​​알려진 쉘(Shell) 모델을 돋보기로 보고 이전보다 훨씬 더 정확하게 개별 층을 구분할 수 있다”고 킬 대학의 저자 닐스 홀츠리히터(Nils Holzrichter)가 설명했다. 이에 따라 추가 결과가 뒤따를 것이다.
(Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 2021; doi : 10.1029 / 2020JB020484)
출처 : European Space Agency ESA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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