연구 결과, 지구 맨틀에 바다에 있는 물의 양이 3배나 많은 저장소가 확인되었습니다

행성의 내부 구조에는 약 700km 깊이에 엄청난 양의 물이 저장되어 있습니다. 지하 저수지에는 표층 해양에 존재하는 전체 물 질량의 3배에 해당하는 양이 저장되어 있습니다. 이 퇴적물은 지진에 의해 생성된 파동을 분석하여 확인되었습니다. 이 데이터는 Science 잡지에 게재된 과학 기사에 나와 있습니다.

이번 발견은 육상 수자원의 기원에 관한 전통적인 모델을 변화시켰습니다. 이전 가설에서는 혜성과 소행성이 지구의 첫 10억년 동안 주요 수분 공급원으로 작용했다는 점을 지적했습니다. 새로운 증거는 물의 상당 부분이 지구 내부에서 나왔다는 것을 나타냅니다. 내부 메커니즘은 지질시대 전체에 걸쳐 바다의 부피를 유지하는 것을 정당화하는 데 도움이 됩니다.

수분 보유에 있어서 미네랄 링우다이트의 역할

액체 지하 호수나 강 형태로는 깊은 저장이 발생하지 않습니다. 이 자원은 링우다이트(ringwoodite)라고 알려진 희귀 광물의 분자 구조에 갇혀 있습니다. 이 푸른색 암석은 극한의 압력 조건에서만 안정성을 유지합니다. 형성을 위한 이상적인 환경은 지구 맨틀의 전이 영역에 있습니다. 밴드는 지각 아래 410~660km까지 확장됩니다.

링우다이트는 미세한 스펀지와 유사하게 작용합니다. 이는 수소와 산소 분자를 결정질 구성으로 직접 흡수합니다. 이 물질의 보유 능력으로 인해 하부 맨틀은 엄청난 양의 천연 자원을 저장할 수 있습니다. 암석에 이러한 수분이 지속적으로 존재하면 깊은 지질 물질의 물리적 거동이 변화됩니다. 연구자들은 고정밀 장비를 사용하여 표면에서 이러한 물리적 변화를 측정할 수 있습니다.

지진 방법론으로 지구의 깊이를 파악하다

깊은 지역을 매핑하려면 광범위한 측정 장비 네트워크를 사용해야 했습니다. 노스웨스턴 대학과 연계된 연구원 스티븐 제이콥슨(Steven Jacobsen)이 구조 데이터 수집을 조정했습니다. 팀은 미국의 여러 지역에 설치된 약 2,000개의 지진계에서 캡처한 정보를 사용했습니다. 이 장치는 수개월에 걸쳐 지속적인 관찰을 통해 다양한 규모의 500회 이상의 지진으로 인해 발생하는 진동을 기록했습니다.

지진파는 통과하는 매체에 따라 전파 속도가 달라집니다. 진동이 건조한 암석에 비해 젖은 암석을 통과할 때 변위가 더 느리게 발생합니다. 이러한 감속을 정확하게 측정함으로써 과학자들은 물 농도의 좌표를 결정할 수 있었습니다. Jacobsen은 기술적 절차를 행성의 MRI 수행과 비교했습니다. 이 방법은 불가능한 드릴링 없이도 지각판 아래에 숨겨진 역학을 드러냅니다.

해수면 안정성에 직접적인 영향

깊은 저수지의 존재는 자연적인 물 조절 시스템으로 작용합니다. 지표수는 지각판이 서로 아래로 잠수하는 섭입대를 통해 맨틀로 내려갑니다. Ringwoodite는 지질학적 과정에서 이 물질의 일부를 흡수합니다. 수백만 년 후 화산 폭발과 마그마 상승을 통해 자원이 지각으로 되돌아옵니다. 지속적인 순환은 바다를 장기적인 균형 상태로 유지합니다.

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이러한 내부 배수 및 저장 메커니즘이 없다면 행성의 지리적 구성은 다른 모양을 갖게 될 것입니다. 모든 지하수를 표면으로 옮기면 바다의 수위가 극도로 높아질 것입니다. 액체로 덮이면 오늘날의 모든 대륙이 잠길 것입니다. 가장 높은 산맥의 봉우리들만이 흘수선 위로 노출된 채로 남을 것입니다. 내부 역학은 이러한 전 세계적인 홍수 시나리오를 피하고 육상 생물의 발달을 허용했습니다.

심층주기는 또한 지구 환경의 장기적 거주 가능성에 대한 답을 제공합니다. 화성과 같은 이웃 행성은 먼 과거에 표면에 액체 상태의 물이 있었지만 우주로 자원을 잃었습니다. 달은 형성되는 동안 상당한 양의 물을 확보하지 못했습니다. 지구는 하부 맨틀에 보관된 자원으로 바다를 보충하는 능력으로 인해 생명에 유리한 조건을 정확하게 보존해 왔습니다.

하부 맨틀 탐사를 위한 다음 단계

현재 결론은 주로 북미 지역에서 측정된 지진 판독값을 기반으로 합니다. 과학자들은 현상의 글로벌 분포를 검증하기 위해 분석 범위를 확대할 계획이다. 주요 목적은 수화된 링우다이트가 코어 주위에 연속적인 층을 형성하는지 아니면 고립된 포켓에 집중되어 있는지 확인하는 것입니다. 모니터링을 확대하려면 여러 정부와 연구 기관에서 운영하는 국제 지진 네트워크의 데이터를 통합해야 합니다.

추가 지질학적 연구에서는 전문가가 아직 정량화하지 못한 변수를 명확히 하기 위해 노력할 것입니다. 연구의 다음 단계에서는 행성 행동의 특정 측정 항목에 중점을 둘 것입니다.

• 다른 대륙의 지각판 아래에 있는 수화 광물의 존재를 지도화합니다.
• 맨틀 전이대에 의해 지지되는 최대 물의 양을 자세히 계산합니다.
• 표면층과 심층층 간의 자원 전송 속도 측정.
• 장기적으로 지구 기후 유지에 대한 내부 순환의 영향을 평가합니다.
• 외계 행성과 우주 내 잠재적 거주 가능 구역 분석에 데이터 적용.

이 숨겨진 물 시스템에 대한 자세한 이해는 지구의 진화에 대한 이론적 모델을 개선합니다. 새로 기록된 지진은 각각 지구의 내부 구조에 대한 추가 정보를 제공합니다. 축적된 데이터는 심층 지질 역학이 표면 생태계 유지에 직접적인 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 현대 지질학은 지구 맨틀을 물 순환의 활동적이고 근본적인 구성 요소로 다루기 시작했습니다.