■ 구텐베르크 불연속면 이란?
구텐베르크 불연속면(Gutenberg Discontinuity)은 지구 내구구조의 중요한 경계면입니다. 해당 불연속면은 지구의 외핵과 내핵 사이에 위치하는데요. 지구표면으로부터 약 2,890km 밑에 있습니다. 구텐베르크 불연속면이 중요한 이유는 외핵이 액체상태이고 내핵이 고체상태라는 점에 중요한 근거가 됩니다. 이 불연속면의 발견은 지진파의 전파특성을 통해 이루어졌는데요. 지진파 중 S파(전단파)는 액체를 통과할 수 없기 때문에 외핵을 통과하지 못하고 반사되거나 굴절됩니다. 반면 P파(압축파)는 액체를 통과할 수 있지만 속도가 변하게 되는데요. 이런 지진파의 특성을 이용하여 과학자들은 외핵과 내핵 사이에 액체와 고체의 경계가 존재한다는 것을 밝혀냈습니다. 구텐베르크 불연속면의 발견은 지구 내부에 대한 이해를 돕는데 크게 기여했으며, 지구물리학 연구에 중요한 이정표가 되었습니다. 이 불연속면을 통해 지구 내부의 역학적·화학적 특성에 대한 연구가 더욱 심도있게 다뤄질 수 있었습니다.
■ 불연속면의 종류
그렇다면 이런 불연속면은 ‘구텐베르크 불연속면’만 있을까요? 아닙니다! 여러 종류의 불연속면이 존재하는데요. 그 종류와 내용에 대해 이어지는 내용에서 확인해 보시길 바랍니다.
◐ 모호로비치치 불연속면(Moho 불연속면)
모호로비치치 불연속면은 1909년 크로아티아의 지구물리학자 안드리야 모호로비치치에 의해 발견되었습니다. 해당 불연속면은는 지각과 맨틀 사이의 위치하고 있습니다. 그 깊이는 약 510km 입니다. 이 경계점에서 지진파의 속도가 급격히 증가하는 특성이 있습니다. 지진파는 지각을 통과할 때 보다 맨틀을 통과할 때 더 빠르게 이동하기 때문인데요. 이는 지각과 맨틀의 밀도와 조성차이로 발생합니다.
◐ 레만 불연속면
레만 불연속면(Lehmann discontinuity)은 외핵과 내핵 사이의 경계를 말하며 약 5,150km 밑에 위치합니다. 이 경계면은 1936년 덴마크의 지구물리학자 잉에 레만(Inge Lehmann)에 의해 발견되었습니다. 레만 불연속면에서는 P파의 속도가 증가하는 특성이 있으며 이는 내핵이 고체상태임을 나타냅니다.
◐ 지각과 맨틀의 차이
위 불연속면을 알아보는 과정에 주로 등장하는 단어가 지각과 맨틀 인데요. 그렇다면 지각과 맨틀의 차이점은 무엇일까요? 지각은 주로 규산염 광물로 이루어져 있습니다. 맨틀은 감람석과 휘석인 초고철질 암석으로 이루어져 있습니다. 맨틀은 지각과 비교하여 더 밀도가 높고 철과 마그네슘이 더 많이 함유되어 있습니다.
■ 외핵과 내핵의 차이점
그렇다면 외핵과 내핵의 구체적인 차이는 무엇이 있을까요? 우선 외핵과 내핵 모두 지구 중심부를 구성하는 주요층이라는 점에는 동일합니다. 차이점은 아래 내용에서 살펴보겠습니다.
◐ 위치
외핵과 내핵의 차이점에 있어 첫 번째! 바로 위치하는 곳이 다릅니다. 외핵은 맨틀 아래, 내핵 바깥쪽에 위치하며 그 깊이는 약 2,900km에서 5,150km 사이입니다. 반면 내핵은 외핵이 둘러싼 내부에 위치하며 그 깊이는 깊이는 약 5,150km에서 6,371km 사이입니다.
◐ 상태
외핵과 내핵의 상태를 알아보겠습니다. 외핵은 액체상태 입니다. 주로 철과 니켈로 구성되어 있는데요. 높은 온도와 압력으로 녹아있기 때문에 액체상태라 할 수 있습니다. 그리고 내핵은 고체 상태 입니다. 내핵 또한 외핵과 마찬가지로 철과 니켈로 구성되어 있는데요. 그런데 내핵과는 달리 고체상태인 이유는 더 높고 강력한 압력을 받고 있기 때문입니다.
◐ 온도
외핵과 내핵의 차이에 있어 가장 궁금하실 수 있는 게 온도일 거라 예상되는데요. 외핵의 온도는 약 4,000°C에서 6,000°C 사이입니다. 반면 내핵은 약 5,000°C에서 7,000°C 사이입니다. 그렇다면 ‘지각’의 온도는 어떨까요? 이는 약 0°C에서 700°C 입니다. 그리고 맨틀의 온도는 상부와 하부로 나눠 차이가 있는데요. 상부맨틀의 경우 약 700°C에서 1,300°C 정도입니다. 그리고 하부 맨틀은 약 1,300°C에서 3,000°C 입니다. 사실 지구의 온도를 직접적으로 측정하는 것은 불가능합니다. 이에 지진파의 분석을 통해 알아내기도 하며 실험실에서 행해지는 고온,고압 실험! 그리고 지구 자기장 연구를 통해 추정하여 알아낸 결과라 할 수 있습니다. 지구 내부온도를 알고 있는 것만으로도 지질활동, 화산활동, 판 이동 등의 연구에 중요한 역할을 합니다.
◐ 지진파
다음은 지진파 입니다. 외핵을 통과할 수 있는 지진파는 P파(압축파) 입니다. 반면 S파(전단파)는 통과하지 못합니다. 그 이유가 있는데요. 바로 외핵이 액체상태이기 때문입니다. 내핵의 경우 외핵과 마찬가지로 P파(압축파)는 통과할 수 있습니다. 반면 S파도 일부 통과할 수 있는데요. 이는 내핵이 고체상태이기 때문입니다.
◐ 지구 자기장
지구 자기장이라 들어보셨을 겁니다. 지구자기장이란 지구 중심부에서 발생하며, 지구를 중심으로 남극과 북극으로 향하는 자기력을 말합니다. 이에 있어 외핵과 내핵의 역할이 중요한데요. 이 중 외핵이 더 큰 비중을 차지합니다. 이는 외핵이 액체상태이기 때문인데요. 반면 내핵은 자기장 생성에 직접적인 역할을 하지는 않습니다. 그러나 내핵이 고체상태라는 점이 외핵의 운동을 안정화시키는데 중요한 역할을 합니다.
