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이토록 다채로운 행성이 있을까!
지구인이라면 달, 화성보다 먼저 알아야 할
우리 별, 지구를 소개합니다

화성과 달 탐사 등, 오늘날 우주 개발이 활발하게 이루어지고 있다는 소식들이 쏟아져 나온다. 마치 인류의 미래가 우주에 있는 것만 같다. 그런데 정작 우리가 아주 오랫동안 살고 있는 지구, 이 행성에 대해서는 얼마나 잘 알고 있을까? 이미 지구에 대한 탐사는 완료한 것 같지만, 놀랍게도 지구 전체를 집중적으로 관찰하기 시작한 것은 고작 수십 년에 불과하다. 인류가 알고 있는 지구는 외부의 극히 일부분이며, 행성 지구를 실제로 살아 숨 쉬게 하는 우리 발아래 내부는 제대로 알려지지 않았다.
《지구 소개서》는 제목 그대로 지구에 살고 있는 지구인이라면 가장 먼저 알아야 할 지구의 구성과 본질을 친절하게 설명하는 책이다. 지진과 화산부터 지각과 기후, 판 구조론과 해저, 맨틀과 핵, 광물에 대한 지구과학자들의 연구 결과를 통해 지구 깊숙한 곳으로 독자들을 초대한다. 지금도 움직이고, 갈라지고, 뒤틀리며 살아 숨 쉬고 있는 지구를 제대로 이해하고 우리와 지구의 관계를 이해하도록 도와주는 소개서이다.

지구는 하나의 시스템이다!
겉을 둘러싸고 있는 지각과 맨틀부터 뜨거운 심장 핵,
우주에서 온 광물과 미스터리한 자기 역전 현상 등
지구의 생명력 넘치는 매력과 흥미로운 비밀들

평소 우리가 사는 지구는 고요하고 평온해 보인다. 땅과 바다, 하늘을 누비며 지구의 동식물들은 삶을 이어간다. 하지만 지축을 뒤흔드는 지진과 강력한 화산 폭발 등이 찾아올 때면 지구는 마치 웅크렸던 기지개를 켜는 것만 같다. 그때서야 우리는 어렴풋이 느낀다. “지구는 살아 있다!”
이 책은 살아 움직이는 지구의 자기 소개서이다. 이 소개서를 통해 지구는 표면적이고 단편적이었던 자신의 정보를 잘 이해할 수 있도록 내면의 속 깊은 이야기들을 털어놓는다. 자신을 연구해 온 과학자들의 노력과 흥미로운 연구 성과도 함께 담고 있다. 맨틀의 하부에 약 35억 년 전 생성된 넓은 잠재력 대륙을 발견했고, 이를 통해 지구 표면 환경의 변화와 생물 종의 멸종, 지구 내부 활동 사이의 연관성을 파헤치는 연구는 흥미진진하다. 물론 과학자들의 연구 대부분에는 같은 결말이 붙는다. ‘아직 미스터리로 남아 있다.’
《지구 소개서》는 아직은 미스터리한 행성 지구를 제대로 이해하려는 여러 시도들을 담고 있다. 지구과학과 지질학적으로 지구의 구조를 소개하기도 하지만, 아직 더 파헤쳐야 할 지구 생명력의 비밀을 풀어낼 시스템을 찾아가는 과정 역시 담겨 있다.


인류의 핵실험으로 발전한 지진 연구?
기후와 지각과의 관계, 그리고 인류세
지구와 인류의 공존을 고민해 보는 지구과학서

히로시마에 떨어뜨린 핵폭탄을 만든 과학자 프랜시스 버치는 놀랍게도 지구물리학 교수였다. 그가 만든 핵폭탄은 지구에 커다란 재앙의 씨앗을 심어 줌과 동시에, 아이러니하게도 인류가 지구 내부를 더 깊숙이 탐사하는 물꼬를 터 주었다. 2차 세계 대전이 끝나고, 지진학자들은 지진의 위치와 지진파의 도달 시간을 정확히 측정하기 위해 지구 전체를 포괄하는 표준화된 관측소 네트워크를 필요로 했다. 그리고 기회는 뜻밖에도 각국의 핵실험을 감시하던 세계 각지의 관측소에서 잡을 수 있었다. 최초의 핵 확산 금지 조약 덕분에, 이들 관측소에서 지진파 측정을 위한 데이터를 확보할 수 있게 된 것이다!
45억 년 이상을 살아온 행성 지구는 많은 내외부 변화를 겪으며 지금의 모습을 갖추었다. 그리고 아직도 움직이고 있다. 하지만 지구 생태계의 막내인 인류가 나타나면서 지구는 또 다른 변화에 맞닥뜨리게 되었다. 최초로 지구를 인공적으로 진동시킨 핵이 등장하고, 인류세로 대표되는 인류의 흔적으로 기후가 변화하고 지각에도 영향을 주고 있다.
《지구 소개서》는 지구의 본질을 들여다보면서 인류로 인해 찾아올 커다란 변화들에 대해서도 생각할 거리를 던진다. 지구가 이루고 있는 완전한 균형을 제대로 이해할 때, 인류의 미래와 지구와의 공존을 지킬 방법을 찾을 수 있을 것이다.

들어가며

1. 핵폭탄으로 시작된 지구 속 탐사
2. 화산은 재앙일까, 축복일까?
3. 지구를 들여다보는 초음파, 지진
4. 지각이 만들고 기후가 조각하다!
5. 판이라는 퍼즐로 맞춰진 해저 세계
6. 움직이는 지구 관찰하기
7. 껍데기를 벗겨 보니, 맨틀
8. 지구의 심장, 핵 속으로!
9. 생명의 흔적을 담고 있는 광물
10. 우주 속의 지구

참고 문헌

각 대양의 중심에서는 거의 연속적인 화산 활동이 일어나는데, 이 화산들은 중앙해령인 거대한 해저 단층을 따라 정렬된다. 그곳에서 해양 지각은 매년 몇 cm의 간격으로 늘어나거나 양쪽으로 갈라진다. 자연은 비어 있는 것을 좋아하지 않기 때문에 이 빈 공간은 용융 상태의 뜨거워진 맨틀 암석으로 즉시 채워진다. 이런 화산 지형의 특징이 지구 표면의 70%를 차지하는 전체 해저 지형의 근원이 되었다. _〈2. 화산은 재앙일까, 축복일까?〉 중에서

500km 이상의 깊이에서 발생하여 퍼져나가고 멈추는 꽤 특이한 지진도 있다. 그중 가장 신비로운 지진은 1994년에 볼리비아에서 일어났는데, 무려 규모 8.2에 달하는 지진이 깊이 650km에서 발생한 것이다. 지진학자들은 이러한 지진의 기원이 광물 감람석의 변형과 관련이 있다고 믿는다. 흑연이 지하 150km의 압력을 받으면 다이아몬드로 변하는 것처럼, 상부 맨틀의 주성분인 감람석은 지하 약 500km 부근에서 화학적 조성은 같으면서도 밀도가 더 높은 청색 광물인 링우다이트로 변한다. 최근 지구 물리학자들의 실험 결과, 깊은 섭입대의 압력과 온도 조건에서 일어나는 이러한 광물상 변형이 지진파의 전파를 가져올 수 있다는 것을 밝혀냈다. 어떻게 보면 이러한 지진은 맨틀의 특성이 변할 때 진동이 일어난다는 증거라고도 할 수 있다._〈3. 지구를 들여다보는 초음파, 지진〉 중에서

이제 지각 변동이 다양한 방식으로 기후에 영향을 미친다는 것이 분명해졌다. 예를 들어 대륙의 위치는 태양열을 지구 각지로 분산시키는 해류의 흐름을 제한한다. 약 3천만 년 전, 남아메리카와 남극 대륙 사이에 드레이크해협이 생겨나면서 남극 전체에 해류가 형성되어 대서양, 태평양, 그리고 인도양의 따뜻한 물과 분리되었다. 이로 인해 남극은 냉각되고 영구적으로 얼어붙었다.
인도판과 유라시아판이 충돌하면서 5천만 년 전에 형성되기 시작한 히말라야산맥 역시 오늘날 우리가 겪고 있는 기후를 형성하는 데 영향을 미쳤다. 침식 지형이 증가하면서 실제로 많은 양의 규산염 암석이 지면 위에 노출되었고, 물과 접촉하여 화학적 성질이 변하면서 대기 중 탄소를 광물화했다. 다시 말해 이산화탄소를 공기 중에서 제거한 것이다. 이런 식으로 온실가스가 조금씩 줄어들면서 대기는 수천만 년 동안 약 10도 정도 냉각되었다.
이 변화는 포유류와 꽃을 피우는 식물 시대로의 전환을 가져오면서 지구 생물권에 커ㅏ란 변화를 일으켰다._〈4. 지각이 만들고 기후가 조각하다!〉 중에서

판 구조론과 관련하여 대륙이 여전히 움직이고 있다는 첫 번째 확인은 우리에게서 아주 멀리 떨어진 은하로부터 왔다. 천체는 망원경으로 관측할 수 있는 빛과 전자기파를 우주의 모든 방향으로 내뿜는다. 초장기선 전파간섭계라는 기술을 사용하여 은하에서 지구에 있는 2대의 망원경에 도달하는 빛의 시간차를 통해 두 지점간의 거리를 계산한다. 그러면 망원경 사이의 상대적인 거리를 mm 단위의 정밀도로 얻을 수 있다. 서로 다른 지각 판에 설치한 안테나에서 이것을 여러 번 측정하면, 지각 판이 각자 이동한다는 것을 알 수 있다._〈6. 움직이는 지구 관찰하기〉 중에서

우주에는 태양이 창조되기 이전에 생성된 프리솔라 다이아몬드가 있다. 그러나 지구의 다이아몬드는 지구가 형성되고 열역학적으로 안정된 이후, 약 150km 깊이에서 생성되었다. 대기압에서 다이아몬드는 흑연으로 변하는데, 실온에서 그 반응은 매우 느리게 일어난다. 반명 1,500도 이상의 오븐에 넣으면 바로 연필심이 되어 나온다. 지표면에서 발견된 지구 다이아몬드는 깊은 곳에서 마그마에 의해 아주 빠르게 위로 운반되었기 때문에 도중에 ‘흑연화’되지 않는다. 따라서 지구 다이아몬드는 지구 내부를 보여 주는 작은 조각이다._〈9. 생명의 흔적을 담고 있는 광물〉 중에서