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호기심을 자극하는 우리 별 지구의 45억 년 역사 이야기!

우리는 지구에 관해서 얼마나 알고 있을까? 45억 년이라는 어마어마한 시간을 살아온 지구의 처음 모습은 어떠했으며 어떤 변화를 겪어 왔고 미래에는 어떻게 달라질까?

지구는 탄생 이래로 오늘날까지 끊임없이 진화해 왔다. 오랜 과거에 지구는 지금과는 전혀 다른 모습이었다. 초기 지구의 표면은 용암이 부글부글 끓고 암석 덩어리가 떠다니는 상태였으며, 대륙들은 한때 하나의 땅덩어리로 합쳐져 있었다. 대기와 바다가 형성되고 산소가 증가하여 생명체가 등장했으며, 기후 변화로 몇 차례 빙하기를 거쳤고 대멸종을 겪기도 했다. 지구 역사는 지금도 계속해서 확장되고 복잡해지고 있다.
이런 모든 일들은 아주 오래전부터 일어났고, 계속된 변화로 인해 그 흔적이 사라져 버린 것도 많아서 지구 역사를 재구성하기란 쉬운 일이 아니다. 하지만 과학자들의 끈질긴 노력과 점차 향상되는 탐사 기술로 고대 암석이나 화석 등 지구에 남아 있는 단서들을 추적하여 지구에 대해 더 많은 것들을 알아가고 있다.

지구는 우리가 살고 있는 곳인 동시에 다음 세대에게 물려주어야 하기에 더욱 이해가 필요하며 소중하게 여겨야 한다. 지구에 대한 이해는 우리 주변에서 일어나는 자연현상을 더 잘 이해할 수 있게 해 주며 다른 행성을 이해하는 데도 도움이 된다.
이 책은 복잡하고 역동적인 지구에 관한 과학적 지식을 소개하는 매력적인 입문서다. 지각, 맨틀, 핵으로 이루어진 내부 구조, 바다와 대기의 형성 등 지구에 관한 이야기뿐만 아니라 선캄브리아기 바다에 살던 단세포 유기체부터 거대한 공룡들, 인간으로의 진화에 이르기까지 지구에 나타난 풍부한 생명체에 관한 이야기도 담고 있다. 지구 역사상 가장 중요한 개념과 사건들을 근사한 사진과 함께 흥미롭고 이해하기 쉽게 설명하며 최신 지질학적 연구와 고고학적 증거를 바탕으로 간결하면서도 명확하게 전달한다.

《지구 100》은 지구를 이해하는 데 가장 핵심적인 100가지 발견을 선별하여, 총 2권으로 나누어 출간된다. 그 첫 번째 이야기인 1권에서는 지구의 탄생부터 페름기 초기 생명체까지를 다룬다. 우주에서 우리 지구는 어떤 과정을 거쳐 탄생했는지, 암석의 나이는 어떻게 알 수 있는지, 지구 표면의 70%를 뒤덮은 물은 어디서 온 것인지, 산맥은 어떻게 만들어지는지, 화산 폭발과 지진은 어떤 힘에 의해 발생하는지, 최초로 지구상에 나타난 동식물은 어떤 모습이었는지 등등 흥미로운 이야기들이 가득하다.
이 책에 담긴 지구 이야기는 우리가 사는 세상에 대한 이해를 넓혀 주고 호기심을 충족시켜 주며, 너무나도 멋지고 신비로운 지구를 더욱 사랑하게 만들 것이다.

[책속으로 추가]

대지진

이런 종류의 지질구조판 수렴이 발디비아 지진을 일으켰다. 태평양 깊은 곳에서 비교적 밀도가 높은 나스카 판의 해양 지각이 동쪽으로 30도 정도의 각도로 남아메리카 안데스산맥을 이루는 두꺼운 지각 판 아래로 섭입되었다. 이 섭입 과정에서 대량의 에너지가 형성되고 서로 밀치고 지나가는 암석 사이의 마찰이 지진 형태로 방출되어 사방으로 격렬하게 뒤흔들며 전파되었다. 발디비아 지진으로 발생한 균열은 기껏해야 20m 정도에 불과했지만, 그것이 균열 지역을 따라서 초속 3.5㎞의 속도로 800㎞ 거리까지 확산되어 겨우 몇 분 사이에 몇 세기 동안 쌓여 있던 에너지를 무시무시하게 방출했다. 방출되는 에너지의 양을 측정하는 단위인 기존의 리히터 규모를 대체하는 모멘트 규모(moment magnitude scale, MMS)로 9.5가 나온 이 지진은 발디비아와 푸에르토몬트의 마을들을 폐허로 만들었고 해안 지역은 전부 물에 잠겼다. 지진의 여파로 최소한 1,500명이 사망한 것으로 추산되며, 초기의 소규모 지진으로 경고를 받지 못했다면 피해는 더욱 컸을 것이다. 오늘날 과학자들은 한 세기 동안의 지구 총 지진 할당량 중 약 25%에 달하는 이 지진보다 더 큰 지진은 일어나기 어렵다고 생각한다.

파괴적인 파도

해안에서 약 160㎞ 떨어지고 페루-칠레 해구 아래 비교적 얕은 33㎞ 깊이에 진원이 있었던 발디비아 지진은 다른 수많은 섭입대 지진과 마찬가지로 쓰나미를 일으켰다. 25m 높이까지 솟구친 파도는 해안가 마을들을 휩쓸고 배들을 1㎞쯤 떨어진 내륙까지 실어 보냈다. 쓰나미는 해상에서 별다른 영향력 없이 시속 수백 킬로미터의 속도로 해양을 가로지르지만, 진원에서 한참 떨어진 해안 지역에 도착해서 다시 파괴적인 거대한 파도를 일으키는 것으로 악명이 높다. 시속 350㎞로 움직인 이 쓰나미는 15시간 만에 하와이에 도착해서 10m 높이의 파도로 61명의 목숨을 앗아 갔고, 다시 일곱 시간을 더 가서 진원에서 17,000㎞ 떨어진 일본에 도착해 140명의 목숨을 더 빼앗았다.

교훈

1960년 발디비아 지진의 엄청난 규모는 지진학에 새로운 장을 열어 주었다. 가장 중요한 것은 그 여파에 대한 연구를 통해서 우리 지구 전체가 이렇게 커다란 충격파를 받으면 종처럼 조화롭게 진동하며 울린다는 명백한 증거가 나왔다는 점이다.
이 지진은 또한 국제적인 협력을 촉진하여 현재 하와이 에바 해변과 알래스카 팔머에 본부를 둔 더 진보한 ‘태평양 쓰나미 경보 시스템’을 구축하게 되었다. 이 관측소에서는 2004년 12월 인도양의 쓰나미를 감지하고 경보를 발령했지만 지역 당국에서 제때 확인하지 못했다. 결국 23만 명이라는 엄청난 사망자가 발생하였고, 이 사건으로 인도양에 대한 별도의 경보 시스템을 구축하여 2005년 6월부터 활동했다. 그렇다고 해도 2006년 7월 자바 지진과 그 이후의 쓰나미에 대한 경보는 외딴 해안 지역까지 전달되지 못해서 600명 이상이 사망했다.

머리말

001. 지구의 탄생 Birth of a planet
002. 지구에서 가장 오래된 물질 Earth’s oldest materials
003. 지질학적 연대 측정 Geological dating
004. 가장 오래된 암석 The oldest rocks
005. 초기 대기 The early atmosphere
006. 진화하는 수권 The evolving hydrosphere
007. 적층된 지구 Layered Earth
008. 지구 내부 조사 Probing Earth’s interior
009. 구조 지구 Tectonic Earth
010. 액체 핵 The molten core
011. 디 더블 프라임 D double-prime
012. 맨틀 탐사 Exploring the mantle
013. 지각의 하부 The base of the crust
014. 해양 지각 Oceanic crust
015. 장수 대륙 Long-lived continents
016. 지구의 대륙 암석 Earth’s continental rocks
017. 대륙 열개 Continental rifting
018. 산맥 형성 Making mountains
019. 지각 융기 Tectonic uplift
020. 빙하의 수수께끼 Glacial puzzles
021. 지진과 판 구조론 Earthquakes and plate tectonics
022. 단층 이동을 일으키는 것 What makes faults slip?
023. 화산 활동의 사례 연구 A case study in volcanism
024. 호상 열도 화산 Island arc volcanoes
025. 열점 화산 Hot spot volcanoes
026. 지구의 가장 큰 폭발 Earth’s greatest eruptions
027. 최초의 화석 First fossils
028. 루카 LUCA
029. 문제적 기원 Controversial origins
030. 증가하는 산소 수치 Rising oxygen levels
031. 단순한 생명체에서 복잡한 생명체로 From simple to complex life
032. 로디니아 Rodinia
033. 눈덩이 지구 Snowball Earth
034. 인의 영향 The phosphorus effect
035. 곤드와나와 판게아 Gondwana and Pangaea
036. 수수께끼 같은 에디아카라 Mysterious Ediacarans
037. 최초의 동물 The first animals
038. 해면동물 유전체의 비밀 Secrets of the sponge genome
039. 두샨투오 배아 The Doushantuo embryos
040. 캄브리아기의 바다 생명체 Life in the Cambrian seas
041. 오르도비스기의 연체동물 Soft bodies from the Ordovician
042. 아발로니아 Avalonia
043. 오르도비스기의 번성과 멸종 Ordovician boom and bust
044. 육지에서 살기 Living on the land
045. 산소의 급증과 빠른 성장 Oxygen booms and growth spurts
046. 육상의 사지동물 Four feet on the ground
047. 동커크턴의 화석 The fossils of East Kirkton
048. 조긴스 화석 절벽 Joggins Fossil Cliffs
049. 석탄 숲과 빙기 Coal forests and glaciations
050. 페름기 초기 생명체 Early Permian life

용어 설명
찾아보기

021. 지진과 판 구조론(Earthquakes and plate tectonics)

●정의: 지진은 지표면 아래 깊은 곳에서 지구의 지각 판이 다른 판과 만나 미끄러져 들어가며 방출되는 에너지와 암석 균열로 인해 발생한다.
●발견: 1920년대에 기요 와다티가 지진의 진앙 연구를 선도했다.
●돌파구: 휴고 베니오프는 지진의 진원과 지각 판 ‘섭입대’의 관계를 파악했다.
●중요성: 지진의 진원을 더 잘 이해하면 어느 지역이 지진에 가장 취약한지 예측하여 생명을 구할 수 있다.

1960년 5월에 칠레 발디비아에서 규모 9.5라는 지금까지 기록된 지진 중 가장 강력한 지진이 일어났다. 지진과 그 후에 덮친 끔찍한 쓰나미는 태평양 해저의 나스카 판과 남아메리카 판의 대륙 지각이 수렴한 결과였다.


남아메리카의 태평양 연안은 화산과 지진 같은 지질 재해에 익숙하며, 오늘날 우리는 그 두 가지 재해가 모두 판 구조적 활동의 결과라는 걸 안다. 두 개의 지질구조판이 연간 8㎝의 속도로 서로 가까워진다는 건 굉장한 일처럼 보이지 않을 수도 있지만, 지질학적 시간에서 보면 10만 년에 8㎞인 셈이다. 이런 엄청난 힘 앞에서는 결국 어느 한쪽 판이 다른 판에 굴복해야 하고, 이런 종류의 충돌에서는 항상 해양판이 패배해서 다가오는 대륙판 아래로 가라앉는다. 이런 구조적 과정을 섭입이라고 한다.
이 과정을 발견하고 마침내 판 구조론을 제창한 것은 1920년대부터 1960년대 사이에 일련의 중대한 발견들을 한 덕택이다. 지진파의 연구, 특히 1920년대 말에 일본 지진학자 기요 와다티(和達淸夫, 1902-1995)가 최초로 심발 지진을 감지한 것이 핵심 요인이었다. 하지만 그런 발견의 중요성을 제대로 파악한 것은 30년이 더 지난 후 미국 지진학자 휴고 베니오프(Hugo Benioff, 1899-1968)에 의해서였다.

베니오프의 돌파구

1930년대에 베니오프는 지진파를 감지하고 측정하는 새로운 기구를 제작했고, 그의 발명으로 정확한 지진파의 이동 시간과 그 근원에 대한 상세한 분석이 가능해졌다(56쪽 참조). 이 장비는 제2차 세계대전 이후에 냉전기 핵 실험을 감시하고자 만들어진 최초의 국제표준지진관측망의 기반이 되었다. 이 관측망에서 모은 자연 지진에 관한 새로운 데이터 덕택에 심해 해구 주변의 진앙(지진의 실제 시발점 바로 위쪽 지표면)이 놀랄 만큼 한곳에 모여 있다는 사실이 드러났다. 결과적으로 베니오프는 1950년대에 심해 해구가 단층대라고 주장하고, 일반적으로 무시되었던 대륙이동설이 이들의 기원을 설명해 줄 수 있다고 제안했다.
베니오프는 계속해서 진앙의 깊이 분포 역시 해구 바닥에서부터 대륙 주변부 아래로 약 700㎞를 내려가며 명확한 패턴을 따른다는 것을 보여 주었다. 오늘날 와다티-베니오프대라고 하는 이 지역은 지진 활동이 활발한 섭입대의 일부분으로, 수렴하는 지질구조판이 다른 판 아래로 미끄러져 들어가는 곳이다.