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10개의 산 최고 높이와 10개 지각판 경계에 미치는 힘 비교 분석.
침식 속도가 한쪽에서 급격히 증가하면 어떻게 될까.
산맥의 중력과 지각 전단력의 세력균형으로 산 높이는 일정하게 유지된다.

산의 높이는 침식으로 변화가 있을까?

대중의 믿음과는 달리 침식은 산의 높이에 거의 영향을 미치지 않는다.
산의 높이를 결정하는 것은 지각의 힘의 균형이다. 과학자들이 "Nature"저널에 보고한 바와 같이, 지구 판의 측면 상승 압력은 산의 무게에 따라 중력의 균형을 유지 시킨다.

▲ 취리히 호수, 알프스 산맥. 출처 : pixabay

우리가 알고 있는 높은 산들의 실제 높이는 세월과 함께 침식으로 최소 몇 미터식은 낮을 것이라는 추측이 지배적이다. 정말 그럴까 높낮이가 다른가?
히말라야는 8천 미터 이상 솟아올라 있지만 알프스는 절반에 불과하고 다른 산맥은 훨씬 더 낮다. 그럼에도 불구하고 모두 유사한 지질학적 과정을 겪는다.
산은 충돌하는 두 개의 지구 판 경계에 있기 때문에 지반이 측면으로 압축되어 상승한다.

그러나 현재의 가르침은 지각 융기가 침식하는 힘과 상반된다.
침식이 융기보다 더 큰 곳에서는 산이 수천 년에 걸쳐 줄어든다.

상승이 우세하면 산이 자란다. 적어도 사람들이 지금까지 생각한 것이다.

지각, 중력 그리고 침식-누가 함께 어울리는가?

독일 포츠담 지리과학 포츠담 연구소(German Research Center for Geosciences Potsdam)의 아민 딜포르더(Armin Dielforder)와 동료들이 알게 된 것은 분명히 오류였다.
그들은 먼저 10개의 판 경계에서 측면 힘으로 인한 상승력이 얼마나 강한지 그리고 하중을 받고 있는 산의 무게가 이것에 얼마나 강한 영향을 미치는지를 조사했다. 두 힘이 균형을 이루면 이론상 각 산의 최대 높이가 있다.

그런 다음 연구원들은 이 10개의 산 최대 높이를 실제 높이와 비교했다.
이들은 일본과 히말라야를 통한 캄차카에서 열대에 이르기까지 매우 다른 기후대에 위치하기 때문에 침식은 이 순수한 중력 높이에서 약간의 편차를 일으켰을 것이다. 

▲ 키르기스탄 산

세력 균형

딜포더(Dielforder)와 그의 팀은 "전 세계에 펼쳐진 산맥 높이는 기후 조건과 침식 속도에 관계없이 이론상 최대 높이와 일치 한다"는 놀라운 결과를 보여 주었다. 예상과는 달리, 지각의 힘의 균형만으로 산의 높이가 결정되는 반면 침식은 작은 영향을 미친다.

그러나 침식 속도가 한 곳에서 급격히 증가하면 어떻게 될까?
모델 계산은 또한 이에 대한 해답을 제공했다. 산이 심하게 침식되면 무게가 줄어들고 중력이 떨어진다. 그러나 측면 압력이 동일하게 유지되므로 지하 힘의 균형이 이동하여 상승력이 강해진다. 이것은 차례로 더 큰 침식을 보상해 산은 여전히 ​​최대 높이에 도달한다. 

▲ 침식 속도에 관계없이 산의 높이는 지각의 전단력에 따라 거의 선형적으로 증가한다. © Burke et al. PNAS, the Science Plus

기후와 산 높이의 관계성은 예상과 다르다.

새로운 발견은 산 형성의 시간적 과정에 새로운 빛을 비췄다고 연구원들은 설명했다.
산이 더 높아지거나 점차 사라지는 것은 기후 변화와 같은 침식 속도가 변하는 것에 초점이 맞춰졌다. 그러나 이 요소는 분명히 예상보다 덜 중요한 역할을 한다.
대신, 대륙의 변화와 같은 지각 변화 때문일 가능성이 높다.

▲ Himalaya Mountain peak nepal summit. 사진: Ama Dablam (pixabay)

과학자들은 “산 높이의 시간적 변화는 힘의 균형에 있어 장기적인 변화를 반영하지만, 산 높이의 직접적인 기후변화의 신호는 아니다”고 말했다. 이것이 확인되면, 산의 형성과 발달에 대한 완전히 새로운 관점이 될 것이다.

(Nature, 2020; doi : 10.1038 / s41586-020-2340-7)
출처 : Helmholtz Center Potsdam-GFZ 독일 헬름홀츠 지구과학 연구소

[더사이언스플러스=문광주]

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