맨틀의 온도 차이

조희천(지구물리 박사과정/Mississippi State University), ACT뉴스 2016년 2월

 

 

 

지진과 단층촬영법(seismic tomography)을 통해 관찰된 하부맨틀의 뜨거운 맨틀 물질과 차가운 물질의 분포. 왼쪽 그림은 경도 180°, 오른쪽은 경도 0°에서 바라본 모습이다.

 

지구 물리학의 연구 주제 중 지구 내부의 맨틀에 대한 연구는 많은 부분 지진파를 이용한 실험에 의존한다. 고체 물질은 지진파를 쉽게 전달하는 반면, 액체는 전단응력(shear stress)이 매우 약하기 때문에 횡파(S-wave)는 전달되지 못하고 종파(P-wave)만이 전달될 수 있다. 이러한 여러 지진파의 물리적 특성 때문에 지구 내부의 대략적인 구성 또한 예측이 가능한 것이다. 한 예로, 지구 맨틀은 고체 암석이고 외핵은 액체라는 사실도 지진파 자료를 통해서 발견할 수 있었다.

 

기본적으로 지진파의 전달속도는 물질의 밀도에 영향을 받게 되는데, 물질 구성이 유사하다는 가정과 함께 대체로 밀도가 높은 물질일수록 지진파의 전달속도는 빠르고 밀도가 낮은 물질이면 전달속도는 느려지게 된다.(1) 그리고 밀도는 온도에 또한 영향을 받게 되므로 이러한 관계들을 통해서 대략적인 맨틀 물질의 온도 파악이 가능하다. 이러한 방법들을 이용하여 조사한 지구 내부 맨틀 구조의 (지진파 단층촬영법) 결과들은 모두 놀라운 사실을 보여준다.

 

위 그림은 지진파 자료를 모아서 재구성한 하부 맨틀(lower mantle)의 밀도 분포를 보여주는데, 빨간색은 낮은 밀도, 파란색은 높은 밀도를 나타낸다. 온도와 관련해서 다시 말하면, 빨간 부분의 맨틀은 높은 온도를 갖고 있고 파란 부분은 차가운 맨틀을 나타내어 준다. 이 차가운 맨틀과 뜨거운 맨틀의 밀도 차이는 대략 3~4% 정도인데(3),(4), 이를 물질의 구성이 유사하다는 가정과 함께 온도로 환산하면 약 3,000~4,000K 정도의 온도 차이와 일치한다.(2) 하부 맨틀의 바닥 즉, 외핵과 맨틀의 경계면(CMB: Core Mantle Boundary)의 온도가 대략 3,500~4,000K 정도인 사실을 생각하면, 파란 부분의 맨틀 온도는 거의 지표면의 암석 온도와 유사한 정도라는 말이 된다. 이는 참으로 놀라운 것이다! 어떻게 맨틀 안으로 들어간 지 수억 년 된 암석이 아직도 지구 표면의 온도를 유지할 수 있다는 말인가? 지구가 오래되었다는 믿음이 정말 유효한 것인가? 그렇지 않다. 지구 맨틀의 지진파 자료는 오히려 지각판이 맨틀로 섭입된 지 얼마 되지 않아야 한다는 것을 명백히 보여준다. 실제로 창조과학자인 바움가드너 박사가 진행한 격변적인 판구조론 컴퓨터 시뮬레이션 모델도 위 그림과 유사한 맨틀 온도 분포를 보여주었다.(2)

 

과거 우리 그리스도인들은 너무 섣부르게 하나님의 말씀인 성경을 사실이 아닐 수 있다고 평가해 버렸다. 이러한 평가절하의 중심에는 진화론이 있었다. 지구가 오래되었다는 진화론적 믿음은 분명히 성경 말씀과 대치되기 때문에 성경과 진화론 둘 중 하나는 틀린 것이 될 수밖에 없다. 그러나 슬프게도 성경에 대한 믿음보다 진화론을 더 신뢰하고 수용해 버렸다. 그 결과 수많은 그리스도인들의 믿음이 흔들리고 있다. 정말 진화론이 유효한가? 정말 지구가 오래되었는가? 아니다. 많은 과학적 데이터들은 성경적 지구 연대가 (젊은 연대) 옳음을 보여준다.

 

“하나님의 지혜에 있어서는 이 세상이 자기 지혜로 하나님을 알지 못하므로 하나님께서 전도의 미련한 것으로 믿는 자들을 구원하시기를 기뻐하셨도다”(고전 1:21)

 

타락한 피조물인 우리는 우리 스스로 진리를 알 수가 없다. 그러나 사랑과 은혜의 하나님께서는 우리에게 성경을 통해 진리를 깨닫도록 다시 한번 기회를 주신다. 그분은 우리가 성경으로 돌아오기를 고대하고 계신다. 우리 그리스도인들에겐 믿음의 순결이 필요하다. 세상의 이론과 타협하지 않는 성경에 대한 일사각오의 순결 말이다.

 

References

1. C.M.B. Fowler, “The Solid Earth”, Cambridge, p.100~105

2. J. R. Baumgardner, (2003), “Catastrophic Plate Tectonics: The Physics Behind the Genesis Flood”, the Fifth International Conference on Creationism

3. Su, W.-J., Woodard, R.L., & Dziewonski, A. M. (1994). “Degree-12 model of shear velocity heterogeneity in the mantle.” Journal of Geophysical Research, 99, 6945–6980.

4. Grand, S. P., van der Hilst, R. D., & Widiyantoro, S. (1997). “Global seismic tomography: A snapshot of convection in the earth.”, GSA Today, 7, 1-7