지구 내부 핵, 단순한 감속이 아닌 형태 변화까지 진행 중

과학자들은 지구 내부 핵이 일정한 속도로 회전하지 않을 뿐만 아니라, 그 형태 또한 변화하고 있을 가능성이 있다고 발표했다.

연구 결과

2025년 2월 10일 네이처에 게재된 연구에 따르면, 지구 내부 핵을 통과하는 지진파를 분석한 결과 핵 표면이 시간이 지남에 따라 변형될 수 있음을 시사한다. 연구진은 깊이 약 5,150km 지점에서 핵 가장자리를 스쳐 지나가는 지진파의 미세한 차이를 관찰했다. 같은 위치에서 측정된 이전의 데이터와 비교했을 때, 핵 표면의 형태가 일정하지 않다는 점이 확인되었다.

연구를 주도한 미국 서던캘리포니아대학교(USC) 존 비데일 박사는 "외핵의 흐름이 내부 핵의 표면을 미세하게 흔들면서 지형 변화를 일으키는 것으로 보인다"고 설명했다.

핵의 구조와 변화

지구 외핵은 주로 철과 니켈로 구성된 액체 상태이며, 그 내부에 위치한 내부 핵은 같은 성분이지만 고체 상태다. 매년 외핵의 일부가 결정화되면서 내부 핵에 추가되며, 약 1mm씩 성장하는 것으로 알려져 있다. 하지만 내부 핵은 완전히 단단한 상태가 아니며, 융해점에 가까운 온도로 인해 유동적인 특성을 가진다.

비데일 박사는 "핵 표면이 수백 미터에서 많게는 수 킬로미터 단위로 움직일 가능성이 있다"고 밝혔다.

이전 연구에서는 내부 핵이 일정한 속도로 회전하지 않는다는 사실도 밝혀졌다. 2010년까지 내부 핵은 지구의 나머지 부분보다 빠르게 회전했으나, 이후 점차 속도가 느려지며 현재는 지구 표면보다 느리게 회전하고 있는 것으로 보인다.

 

지진파를 이용한 측정

연구진은 1991년부터 2023년까지 남대서양 남부의 사우스샌드위치 제도에서 발생한 지진을 분석했다. 동일한 진원에서 발생한 지진파가 남북아메리카의 지진 관측소에 도달하는 과정을 추적한 결과, 내부 핵을 통과하는 지진파는 변화가 거의 없었지만, 핵 표면을 스쳐 지나가는 지진파는 일정한 변화를 보였다.

내부 핵 연구의 중요성

지구 내부 핵의 고체화 과정은 외핵 내 열 이동을 촉진하는 주요 원인으로, 이는 지구 자기장의 생성과 유지에 중요한 역할을 한다. 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스의 브루스 버펫 박사는 "내부 핵의 구조와 움직임을 연구함으로써, 지구 자기장의 역사와 변화 과정을 보다 깊이 이해할 수 있을 것"이라고 설명했다.

비데일 박사는 "내부 핵 표면이 예상보다 동적인 상태"라며, "지구 자전의 변화에 따라 핵 표면이 위아래로 움직일 가능성이 있다"고 덧붙였다.

이에 대해 중국 난징대학교의 지구물리학자 양이 교수는 "현재까지의 연구는 내부 핵의 가장 바깥쪽 부분에 한정된 데이터로 진행되었다"며, "앞으로 추가 연구를 통해 더 많은 정보를 확보해야 할 것"이라고 강조했다.

향후 연구 방향

베이징대학교의 샤오둥 송 교수는 "향후 연구를 통해 내부 핵의 더 깊은 부분까지 분석할 예정이며, 추가적인 발견이 있을 가능성이 높다"고 밝혔다. 연구자들은 내부 핵의 변화가 지구의 자기장 및 지질 활동과 어떤 연관이 있는지를 계속해서 연구할 계획이다.

이번 연구는 지구 내부 구조의 동적 변화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공하며, 앞으로의 연구 결과가 더욱 주목된다.