우리가 매일 밟고 사는 땅, 그 아래에는 어떤 세상이 펼쳐져 있을까요?
지구는 겉보기엔 단단한 돌덩이처럼 보이지만, 그 내부는 온도와 밀도, 성분이 완전히 다른 여러 층으로 이루어져 있습니다. 이를 지구의 층상구조(Layered Structure of Earth)라고 하며, 이 구조는 지진파, 화산 활동, 중력 측정 등 다양한 지구물리학적 연구를 통해 밝혀졌습니다.
1. 지구 내부는 어떻게 나뉘어 있을까?
지구는 크게 화학적 분류와 물리적 상태에 따른 분류로 나눌 수 있습니다.
먼저, 화학적 분류에 따른 지구의 3대 층은 다음과 같습니다:
지각(Crust)
- 지구의 가장 바깥층으로, 두께는 평균 30km(대륙지각), 해양지각은 약 5~10km.
- 구성물질: 규산염(SiO₂) 중심의 암석.
- 우리가 생활하는 모든 공간이 이 지각 위에 존재합니다.
맨틀(Mantle)
- 지각 아래에 존재하며 지구의 부피 중 약 80%를 차지.
- 깊이는 약 2,900km까지.
- 고체이지만 매우 느리게 흐르는 점성체로, 맨틀 대류는 판 구조 운동을 일으키는 동력입니다.
핵(Core)
- 지구 중심부에 위치하며, 주로 철(Fe)과 니켈(Ni)로 구성.
- 외핵(outer core)은 액체 상태, 내핵(inner core)은 고체 상태.
- 외핵의 흐름은 지구 자기장을 형성하는 데 핵심적입니다.
2. 물리적 특성에 따른 구분
지구는 물리적 상태에 따라 아래처럼도 나눌 수 있습니다:
| 지각 | 0~30 | 고체 | 얇고 단단함 |
| 암석권(Lithosphere) | 0~100 | 고체 | 지각과 맨틀 상부 포함. 판을 이룸 |
| 연약권(Asthenosphere) | 약 100~350 | 유동성 있는 고체 | 맨틀 대류가 발생하는 영역 |
| 중간맨틀 | 350~2,900 | 고체 | 점성이 높은 맨틀 내부 |
| 외핵 | 2,900~5,150 | 액체 | 지구 자기장 생성에 기여 |
| 내핵 | 5,150~6,371 | 고체 | 매우 높은 압력으로 고체 유지 |
3. 지하에서 올라오는 증거들
지구 내부는 직접 접근할 수 없기 때문에 대부분 간접적인 증거로 분석합니다.
가장 대표적인 것은 지진파입니다. P파(종파)와 S파(횡파)의 전달 특성을 통해 내부 물질의 상태를 유추합니다. 예를 들어, S파는 액체를 통과하지 못하기 때문에 외핵이 액체임을 알 수 있습니다.
또한, 화산 분출로 올라오는 마그마와 가스 성분도 지구 내부 화학 조성의 단서가 됩니다.
4. 지구 자기장과 내부 구조의 관계
외핵은 액체 상태의 철이 흐르면서 다이나모 효과(dynamo effect)를 통해 강력한 자기장을 형성합니다. 이 자기장은 태양풍 등 우주 방사선으로부터 지구 생명체를 보호하는 자기막(magnetosphere)을 생성하며, 현대 사회의 통신·위성 시스템에 절대적으로 중요합니다.
5. 지구 내부 구조를 알아야 하는 이유
- 지진 및 화산 예측: 지진 발생은 암석권의 경계(판 경계)에서 주로 일어나므로, 지각과 맨틀의 구조를 이해해야 대처할 수 있습니다.
- 자원 탐사: 석유, 천연가스, 희귀광물 등은 특정 지층에 집중되어 있음.
- 기후 변화 연구: 지구 내부의 열 흐름과 화산 활동은 장기적인 기후에 영향을 줄 수 있음.
마무리: 우리가 밟는 땅 아래, 숨 쉬는 지구
지구 내부는 보이지 않지만, 늘 움직이며 우리 삶에 깊은 영향을 미칩니다.
보이지 않는 깊은 구조를 이해하는 일은 단지 과학자의 호기심에 그치지 않고, 미래의 재해를 막고 지속 가능한 삶을 위한 과학적 기반이 됩니다.