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- 1991년~2023년까지 남미 남단에서 반복되는 지진으로 인해 발생한 143쌍의 지진파 분석
- 지구 내부 핵이 40년 만에 처음으로 지구의 자전보다 약간 뒤처지고 있다.
- 지구의 내부 핵은 현재 40여 년 만에 처음으로 지구의 나머지 부분보다 느리게 회전중

지구의 핵은 점점 더 천천히 회전한다.
지구 내부 핵이 40년 만에 처음으로 지구의 자전보다 약간 뒤처지고 있다.

불안정함:
수십 년 동안 지구의 내부 코어는 지구의 나머지 부분보다 더 빠르게 회전했다. 하지만 이제 지진 데이터가 확인하듯이 상황이 바뀌었다. 따라서 견고한 내부 핵은 거의 15년 동안 계속해서 느려지고 있으며 현재 수십 년 만에 처음으로 지구의 맨틀과 지각의 회전보다 뒤처지고 있다. 이는 지구의 내부 코어가 예상보다 더 많이 변할 수 있음을 나타낼 수 있다. 때로는 더 빨라지고 때로는 느려진다. 그 이유는 불분명하다. 

▲ 2010년부터 지구 내부 핵의 회전 속도가 느려지고 있다. 지진 데이터가 확인하듯이 이제 지구의 나머지 부분보다 느리게 회전한다. © University of Southern California/ Edward Sotelo

우리 행성의 내부 핵심은 여러 면에서 수수께끼다. 따라서 달 크기의 단단한 금속 공이 언제 굳어졌는지, 그리고 어떤 가벼운 원소가 철-니켈 합금에 혼합되었는지는 불분명하다. 내부 코어가 층 또는 "성장 고리" 형태의 하부 구조를 가졌는지도 논란의 여지가 있다.

내부 코어는 얼마나 빨리 회전할까?

지구 내부 핵의 회전 거동은 훨씬 더 수수께끼다. 수십 년 동안 그것은 항상 지구의 나머지 부분보다 조금 더 빠르게 회전한다고 가정되었다. 추정에 따르면, 이 슈퍼 회전으로 인해 다른 층보다 연간 약 1도씩 앞으로 이동하게 된다. 몇 년 동안 일부 지진 측정 결과는 예상 회전율에서 눈에 띄는 편차를 기록해 왔다. 따라서 지구의 핵은 자전 속도를 늦추거나 변동했을 수 있다.

그러나 지구 핵의 회전 동작에서 이러한 변화가 정확히 어떤 모습인지는 상충되는 모델과 데이터로 인해 불분명하게 남아 있다. 이것이 바로 베이징 지질학 및 지구물리학 연구소의 Wei Wang과 그의 동료들이 이제 추가 지진 데이터를 분석한 이유다. 이는 1991년부터 2023년까지 남미 남단에서 반복되는 지진으로 인해 발생한 143쌍의 지진파다.

이러한 지진파는 북반구에 있는 측정 지점으로 이동하는 동안 지구의 핵을 통과하기 때문에 지진파의 특성과 특히 쌍별 비교는 지구 내부 핵의 움직임에 대한 결론을 제공한다.

2010년경에 전환점이 있는 V자형 패턴

측정 결과가 확인되었다. 지구의 핵이 회전 속도를 변경했다. “지진 기록을 봤을 때 처음에는 놀랐다”고 공동 저자인 서던 캘리포니아 대학의 John Vidale이 말했다. “그러나 동일한 패턴을 갖는 쌍을 24개 더 발견했을 때 결과는 분명했다. 지구 내부 핵은 수십 년 만에 처음으로 느려졌다. 우리의 데이터는 현재까지 이에 대한 가장 확실한 증거를 제공한다.”

구체적으로 분석 결과, 특정 시간 간격을 지닌 파동 쌍이 놀라울 정도로 유사하다는 사실이 밝혀졌다. 종합해보면, 이들 쌍은 2010년을 중심으로 한 V자 모양의 패턴을 형성했다. “이러한 패턴은 지구의 핵심이 이 시기에 행동을 바꾸었다면 예상할 수 있는 것이다”고 연구팀은 설명했다. 이에 따르면, 핵은 2010년경까지 지구의 나머지 부분보다 더 빠르게 회전했지만, 이후 회전 속도가 점점 느려지기 시작했다.

▲ 지진 광선 경로 및 이벤트 장소. (출처:관련논문 Open access Published: 12 June 2024/ Inner core backtracking by seismic waveform change reversals)

처음에는 더 빠르지만 이제는 다른 것보다 느리다.

그 결과, 지구의 내부 핵은 현재 40여 년 만에 처음으로 지구의 나머지 부분보다 느리게 회전하고 있다. 지진 데이터는 또한 템포 전개의 반전이 완전히 대칭적이지 않았음을 시사한다. "2015년 이후에 비해 2005년 이전의 더 가파른 곡선은 후반기의 내부 코어 움직임 추세가 2.5배 더 느리고 방향이 반전되었음을 보여준다"고 왕과 그의 동료들은 말했다.

연구진은 “우리의 관찰은 지구의 내부 핵이 지구의 나머지 부분에 비해 움직이고 있으며 꾸준히 느린 속도로 회전하고 있다는 가장 명확한 증거를 제공한다”고 썼다. "서쪽 하위 회전은 동쪽 슈퍼 회전의 마지막 부분보다 절반만 빠르게 발전했다. 이제 이를 이해할 수 있는 모델이 필요하다.“

원인과 결과가 불분명함

내부 코어의 회전이 변하고 안정적으로 유지되지 않는 이유는 아직 명확하지 않다. 과학자들이 설명하는 것처럼 한 가지 요인은 지구의 액체 외핵에 있는 전류와의 상호 작용일 수 있고, 또 다른 요인은 지구의 거대한 맨틀의 중력 효과일 수 있다. 또한 지구 내부 코어의 회전 변화가 지구 전체의 회전에 영향을 미치고 따라서 지구의 하루 길이 등에 영향을 미치는지 여부도 아직 명확하지 않다.

Vidal은 “이것은 1000분의 1초에 대해 이야기하고 있기 때문에 증명하기가 매우 어렵다”고 설명한다. "이것은 바다와 대기의 움직임으로 인한 노이즈에 거의 손실된다." 팀은 이미 측정을 더욱 확장하여 더욱 정밀하게 만들 계획이다.
(Nature, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07536-4)
출처: University of Southern California

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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