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딱딱한 지구가 대체 어떻게 순환을 한다는 걸까?

현대의 판구조론에 따르면, 바다 아래 놓인 긴 활화산 산맥인 중앙해령에서 지구 내부 물질이 분출됩니다. 이 물질은 아주 천천히 기나긴 이동을 거쳐 섭입대라고 불리는 깊은 바다 아래에서 다시 지구 안으로 돌아갑니다. 이러한 맨틀의 대류를 통해 지구의 내부와 외부의 물질이 순환하는 것이지요.
이 과정에서 지진과 화산 폭발이 일어나고, 대륙이 이동해 충돌하며, 해수와 대기의 조성도 변합니다. 지구 내부에서 올라온 물질은 지표 환경에 영향을 주고, 지구 속으로 되돌아간 물질은 지구 내부를 변화시킵니다.

판구조론에 대한 이해에서 중앙해령 탐사까지!

이 책의 목적은 판구조론을 고체 지구의 순환이라는 관점에서 초심자도 이해할 수 있을 만큼 쉽고 간략하게 정리하는 것입니다. 간단히 내용을 살펴보면, 1장에서는 일반적으로 알려진 지구의 구조와 달리 판구조론이 왜 역동적 모델인지에 대해 설명합니다. 그리고 2장에서는 판구조론의 핵심 구성요소들인 중앙해령, 변환단층, 섭입 그리고 맨틀 플룸의 활동을 지판의 생성과 소멸 그리고 귀환이라는 관점에서 정리합니다. 이어지는 3장에서는 판구조 운동이 지구환경에 가져오는 효과 몇 가지를 간략하게 설명합니다. 여기까지가 판구조론에 대한 일반적인 설명입니다. 따라서 1~3장을 이 책의 1부로 볼 수 있을 것입니다.
판구조론은 실험실과 연구실에서만 만들어진 이론 체계가 아닙니다. 수많은 현장 탐사, 특히 해양 탐사를 통해 획득된 다양한 데이터들에 기반을 두고 만들어진 것이지요. 지구 곳곳에는 아직 탐사되지 않은 곳들이 많으며 이 지역들에 대한 탐사 자료가 획득되고 해석되어갈수록 판구조론은 성장하고 그 기반은 더 단단해질 것입니다.
그런 차원에서 4장에서는 극지연구소에서 2011년부터 2021년까지 약 10년간 수행했던 중앙해령 탐사 결과를 소개합니다. 2009년 한국 최초 쇄빙연구선인 아라온호가 취항을 시작한 후 극지연구소는 그 전까지 미답으로 남아 있던 남극권 중앙해령에 대한 탐사를 수행해왔으며, 그 결과 중요한 과학적 성과들을 얻을 수 있었습니다. 이 장에서는 중앙해령에 대한 교과서적 지식이 아닌 현재 진행형 연구들을 맛볼 수 있을 것입니다.

세계적인 학자가 직접 들려주는 탐사 이야기

저자인 박숭헌 박사가 이끄는 연구팀은 지난 10년간 계속된 중앙해령 탐사와 연구를 통해 해저면 굴곡에 빙하기 간빙기 순환이 기록되어 있음을 밝혔으며, 그 메커니즘을 설명하여 세계적인 과학잡지 《사이언스》에 게재되었습니다. 이 연구는 지구의 이해에 획기적인 진전을 가져올 것이라는 평가를 받습니다.
또한 남극권 해령에서 세계 최초로 열수 분출구 지역을 발견하고 열수 생물 채취에 성공했으며, 어디에서도 보고되지 않은 새로운 맨틀을 발견하여 ‘질란디아-남극 맨틀’로 명명하고 그 결과를 《네이처 지오사이언스》에 싣기도 했습니다.
저자는 이 책의 마무리 작업을 아라온호에서 진행했습니다. 아직도 많이 남아 있는 호주-남극 중앙해령과 확장-균열대 탐사를 통해 지구에 대한 이해를 심화시키고자 하는 것이 저자의 바램입니다.

극지과학 시리즈의 열다섯 번째 책

극지과학 시리즈는 남극과 북극의 육지와 바다, 대기는 물론 생태계와 관련된 모든 현상과 원리를 알기 쉽고 깊이 있게 전달합니다.
극지과학 시리즈는 다음과 같은 생각을 담고 있습니다.
첫째, 시각 자료를 충분히 활용합니다. 과학의 특징 중 하나는 ‘데이터가 말을 한다.’는 데 있습니다. 관측과 실험 결과를 알기 쉽게 시각화하여 독자가 직접 자료를 확인할 수 있도록 하였습니다. 또한 외국의 최신 자료를 신속하게 소개하면서, 동시에 국내 과학자들이 직접 관찰하고 실험한 결과를 적극 반영하여 설득력을 높였습니다. 책에 사용된 그림에는 충분한 설명을 기초부터 자세하게 곁들였습니다. 일반인은 물론 고등학생들도 과학 개념을 시각화하여 받아들이는 데 좋은 자료로 활용할 수 있을 것입니다.
두 번째는 사람을 통해서 알려줍니다. 과학은 객관적인 학문이라 주관성이 배제된 학문이라 생각하기 쉽지만, 실제로는 그렇지 않은 경우가 많습니다. 누가, 언제, 어떤 계기로 연구를 하게 되었는가가 생각보다 큰 역할을 하곤 합니다. 이번 시리즈에서는 과학자들의 실제 연구 과정을 통해 과학의 발전 과정을 알아봅니다. 또한 과학자들이 관찰과 실험을 하고 이론을 만들어가는 과정 그 자체가 하나의 드라마이기도 합니다. 바로 과학자를 통해 과학으로 들어가는 이유입니다.
세 번째, 과학은 그 자체가 독립적이라기보다는, 역사적, 사회적, 정치적, 경제적 요인들이 함께 녹아 만들어진 하나의 과정입니다. 과학적 발전의 방향을 결정하고, 속도를 조정하고, 결과를 실용화하는 데에도 과학 이외의 수많은 요소들이 관여하고 있습니다. 이번 시리즈에서는 과학에 대한 이야기 못지 않게 과학과 관련된 다른 관점들을 함께 보여줄 것입니다.
이 시리즈를 기획한 극지연구소(Korea Polar Research Institute, KOPRI)는 우리나라 유일의 극지 연구 전문기관으로, 극지의 기후와 해양, 지질 환경을 연구하고, 극지의 생태계와 생물 자원을 조사하고 있습니다. 또한 남극의 '세종과학기지', ‘장보고과학기지' 북극의 '다산과학기지', 쇄빙연구선 '아라온'을 운영하고 있으며, 극지 관련 국제기구에서 우리나라를 대표하여 활동하고 있습니다.

들어가는 글

1장 지구의 구조와 판구조론의 탄생
1. 지구의 구조: 지각-맨틀-핵
2. 대륙이동설: 판구조론 태동
3. 맨틀 대류: 고체 지구의 순환

2장 판구조론의 작동: 고체 지구의 순환
1. 지판의 생성: 중앙해령
2. 지판의 소멸: 섭입대
3. 지판의 귀환: 판구조론과 맨틀 순환

3장 판운동의 효과
1. 미시적 효과: 지진
2. 거시적 효과: 지구환경의 형성

4장 지구 최대의 미답지, 남북극 중앙해령의 수수께끼를 풀어라
1. 극지 중앙해령
2. 호주-남극 중앙해령에서의 과학적 발견들

글을 마치며
용어 설명
참고 문헌
그림 출처