아라온호, 남극서 새로운 맨틀 발견

분홍색 점선의 안쪽이 질란디아-남극 맨틀이 분포하고 있는 지역. 서쪽으로는 인도양형 맨틀, 동쪽으로는 태평양형 맨틀이 분포/자료=극지연구소

극지연구소가 남극-뉴질랜드-호주 동편 영역 아래에 ‘질란디아-남극 맨틀’로 명명된 새로운 타입의 맨틀을 세계 처음으로 발견했다고 29일 밝혔다. 이는 쇄빙연구선 아라온호가 남극해에 위치한 ‘호주-남극 중앙해령’을 탐사하고 연구한 결과다.

‘질란디아-남극 맨틀‘의 발견은 상부 맨틀이 태평양형과 인도양형으로 구분돼 있으며 이 두 맨틀이 호주와 남극 사이에 위치한 호주-남극 부정합 아래에서 맞닿아 있다는 기존 학설을 뒤집는다. 태평양형 맨틀이 호주-남극 부정합 아래에서 인도양형 맨틀과 접하면서 인도양을 향해 흘러 들어가고 있다는 것이 30년 동안 통용되던 학설이었다.


극지연구소의 연구결과에 따르면 태평양형과 인도양형 맨틀 사이에는 이 두 맨틀과 기원이 다른 ‘질란디아-남극 맨틀’이 존재하며, 호주-남극 부정합도 더 이상 태평양형과 인도양형 맨틀의 경계가 아니다.

인도양형 맨틀과 경계를 이룬 맨틀은 태평양형 맨틀이 아니라 ‘질란디아-남극 맨틀’인 것으로 이번 연구 결과로 확인됐다.

연구진에 따르면 질란디아-남극 맨틀은 원래 곤드와나라는 이름을 가진 거대한 하나의 대륙을 구성하고 있었던 호주, 뉴질랜드, 남극 대륙을 쪼개고 분리시킨 하부 맨틀의 상승 작용(맨틀 플룸)에서 기원한 것으로 보인다.


또 이 맨틀 플룸은 약 9천만 년 전 하부 맨틀로부터 상승해 곤드와나 대륙 아래에 도달, 대륙의 균열을 일으킨 후 남극대륙 아래에서 현재까지도 지속적으로 상승하고 있는 것으로 보인다.

지표 가까이 상승한 맨틀은 북쪽 뉴질랜드를 향해 흘러 호주-남극 중앙해령에도 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.

곤드와나 대륙의 균열, 질란디아-남극 맨틀의 형성 모델/자료=극지연구소

이번 연구성과는 박숭현 극지연구소 책임연구원이 충남대, 하버드대, 와이오밍대, 우즈홀 해양연구소 등과 공동연구를 통해 이뤄냈으며, 국제 학술지인 ‘네이처 지오사이언스’ 2월호에 게재될 예정이다.

박숭현 책임연구원은 “신규 맨틀의 발견으로 전 세계 과학계에서 30년 동안 통용되던 맨틀 타입에 대한 학설은 물론 표준적인 지구의 맨틀 대류 모델에 대한 수정이 불가피해졌다”고 말했다. 이어 “전지구적 맨틀 순환과 진화 과정을 더 정확히 규명하기 위한 방향으로 연구를 확대해 나가겠다”고 덧붙였다.

맨틀은 지구의 단면을 세 부분으로 나누었을 때 지각과 핵 사이에 위치하고 있으며 지구 체적의 84%를 차지해 규모가 압도적으로 크다. 맨틀은 고체이지만 지구 내부의 열 방출로 인해 끊임없이 대류하고 있다. 맨틀의 움직임은 대륙의 이동, 지각의 생성과 소멸을 일으키며 지구의 기후에도 큰 영향을 미친다.

최대 수십 킬로미터의 지각 아래 있는 맨틀은 직접 채취가 어렵기 때문에 맨틀이 상승해 새로운 지각을 만드는 중앙해령에서 암석이나 가스를 채취해 분석하는 간접적인 방식이 연구에 널리 활용되고 있다.